JP2005106654A - Automatic inspection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波探傷技法を用いた自動検査システムに係り、特に原子力発電所の機器など人が容易に近づけない場所で探傷を行なうのに好適な自動検査システムに関する。 The present invention relates to an automatic inspection system using an ultrasonic flaw detection technique, and more particularly to an automatic inspection system suitable for performing flaw detection in a place where a person cannot easily approach such as equipment of a nuclear power plant.
物体の内部にある欠陥を非破壊検査する方法の一種に超音波探傷装置があり、従来から広く採用されているが、このとき、探触子などのプローブを自動的に走査するようにした探傷装置がいくつか提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照。)。
Ultrasonic flaw detectors are a type of method for nondestructive inspection of defects inside an object, and have been widely used in the past. At this time, flaw detection is performed by automatically scanning a probe such as a probe. Several apparatuses have been proposed (see, for example,
ここで、特許文献1では「無軌道式超音波探傷走行装置」と題する発明について、特許文献2では「ロボットによる超音波探傷方法」と題する発明について、そして特許文献3では「溶接部の自動超音波探傷方法および装置」と題する発明について、それぞれ開示している。
Here,
そして、これらの装置や方法は、予め決められた探触子を用いて走査し、走査軌跡などについても溶接線に沿った方向、或いは溶接線と直角方向での直線走査又は矩形走査など予め決まった軌跡に従って自動探傷を行うものである。 These devices and methods scan using a predetermined probe, and the scanning trajectory is determined in advance, such as a linear scan or a rectangular scan in a direction along the weld line or in a direction perpendicular to the weld line. Automatic flaw detection is performed according to the trajectory.
また、このとき、探傷対象となる欠陥について、その種類やサイズを精度よく探査するための工夫を施した装置についても、従来からいくつか提案されている(例えば、特許文献4、特許文献5参照。)。
In addition, at this time, several devices have been proposed in the past for devices that have been devised for accurately detecting the type and size of defects to be detected (see, for example,
ここで、特許文献4は「扇形走査式超音波検査装置」と題する発明について、特許文献5は「超音波探傷装置」と題する発明について、各々開示しており、それらは、アレイ探触子を使用し、電子的に扇形走査したり、走査角度を欠陥の断面方向に振ったりして、欠陥端部からのエコー(反射波)信号のS/Nが少しでも向上されるように工夫がなされているものである。
Here,
また、検査対象が複雑な形状の場合でも、対象物の面に沿って探触子が移動できるようにした方法も従来から提案されている(例えば、特許文献6参照。)。 A method has also been proposed in which a probe can be moved along the surface of an object even when the inspection object has a complicated shape (see, for example, Patent Document 6).
ここで、この特許文献6は「遠心形羽根車の自動欠陥評価方法」と題する発明について開示したもので、そこには、検査対象物がたとえ複雑な形状をもっていても、予め決められた形状に沿ってなら自動走査ができるようにした発明が開示されているものである。
上記従来技術は、エコー信号のS/N向上について配慮がされているとは言えず、欠陥検出精度と操作性の向上に問題があった。 The above prior art cannot be said to be considered for improving the S / N of the echo signal, and has a problem in improving the defect detection accuracy and operability.
上記従来技術によるプローブ(超音波探触子)の自動走査は、何れも予め決められている軌跡に限られ、しかも、想定される欠陥に対して最も感度のよい方向から超音波を照射することはできなかった。 The automatic scanning of the probe (ultrasonic probe) according to the above-mentioned prior art is limited to a predetermined trajectory, and the ultrasonic wave is irradiated from the direction most sensitive to the assumed defect. I couldn't.
ここで、最も感度のよい方向とは、一般に割れなどの欠陥に対して直角に正対する方向のことであるが、このとき、感度が最もよい方向から少しでもずれると、主反射波はプローブがある方向に戻ってこなくなり、散乱反射成分が戻ってくるだけになってしまう。 Here, the most sensitive direction is generally the direction that is perpendicular to a defect such as a crack, but at this time, if there is a slight deviation from the direction with the best sensitivity, the main reflected wave is detected by the probe. It will not return in a certain direction, and only the scattered reflection component will return.
しかして、最も感度のよい方向から超音波を照射するためには、予め欠陥の向きが判っていなければならないが、ここで欠陥とは本来不規則なもので、その向きも不定なため、予め特定することはできない。 Therefore, in order to irradiate ultrasonic waves from the most sensitive direction, the direction of the defect must be known in advance, but here the defect is originally irregular and its direction is also indefinite. It cannot be specified.
従って、従来技術では散乱反射成分を検出するしかないが、この散乱反射成分は一般的に微弱なのでS/Nが低下し、このため、従来技術では欠陥検出精度の向上に問題が生じてしまうのである。 Therefore, the scattered reflection component can only be detected in the prior art. However, since this scattered reflection component is generally weak, the S / N is lowered. Therefore, in the prior art, there is a problem in improving the defect detection accuracy. is there.
ここで、上記したように、欠陥端部からのエコー信号のS/Nが少しでも向上されるように工夫がなされている従来技術も知られているが、しかし、これらも欠陥に対して感度のよい方向から探触子を走査するものではない。 Here, as described above, there is also known a prior art in which the S / N of the echo signal from the defect end is improved as much as possible, but these are also sensitive to defects. The probe is not scanned from the right direction.
また、対象物の面に沿って探触子が移動できるようにした従来技術では、予め対象物について形状データを登録しておき、且つ所定の位置決めセッティングをして自動探傷させる必要がある。 Further, in the conventional technique in which the probe can be moved along the surface of the object, it is necessary to register shape data for the object in advance and perform automatic flaw detection by performing a predetermined positioning setting.
このため、例えばプラント設備の中に検査装置を持ち込み短時間で容易にセッティングするとか、いろいろな形状の検査対象に対して形状データを登録しないで簡単に自動探傷が行えるようにすることはできず、操作性の向上に問題があった。 For this reason, for example, it is not possible to bring an inspection device into plant equipment and set it easily in a short time, or to easily perform automatic flaw detection without registering shape data for various shapes of inspection objects. There was a problem in improving operability.
本発明の目的は、簡単な操作で欠陥に対して最も感度のよい方向から自動的に走査して欠陥の大きさや形状がより精度良く検査できるようにした自動検査システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an automatic inspection system that can automatically inspect the size and shape of a defect with high accuracy by automatically scanning the defect from the most sensitive direction with a simple operation.
上記目的を達成するための第1の手段は、走査機構に組合わせた検査用プローブにより検査対象物を自動走査し、当該プローブからの信号を処理して欠陥の有無を検出する手段を備え、該手段により検査データを取得する自動検査システムにおいて、前記検査用プローブで走査して得た検査データを、それ以前に走査して得た検査データと共に記憶する手段を設け、前記検査用プローブにより検査対象物を自動走査する際、過去の検査データを読み込んで、次に走査するときの検査条件が自動的に変更されるようにしたものである。 このとき第2の手段では、前記検査用プローブが指向性を備え、前記走査機構と前記検査用プローブの少なくとも一方が、指向性方向を変える手段を備えているようにしたものである。 The first means for achieving the above object comprises means for automatically scanning an inspection object with an inspection probe combined with a scanning mechanism and processing the signal from the probe to detect the presence or absence of a defect, In the automatic inspection system for acquiring inspection data by the means, means for storing inspection data obtained by scanning with the inspection probe together with inspection data obtained by scanning before is provided, and inspection is performed by the inspection probe. When the object is automatically scanned, the past inspection data is read, and the inspection conditions for the next scanning are automatically changed. At this time, in the second means, the inspection probe has directivity, and at least one of the scanning mechanism and the inspection probe has means for changing the directivity direction.
このとき、同じく第3の手段によれば、前記走査機構と前記検査用プローブ自体の少なくとも一方に当該検査用プローブの特性を変更する手段が設けられているものである。 At this time, according to the third means, at least one of the scanning mechanism and the inspection probe itself is provided with means for changing the characteristics of the inspection probe.
また、このとき、同じく第4の手段によれば、前記検査用プローブが、検出素子を2次元配列したアレイ形のプローブで構成されているようにしたものである。 Also, at this time, according to the fourth means, the inspection probe is constituted by an array type probe in which detection elements are two-dimensionally arranged.
更にこのとき、第5の手段によれば、前記欠陥の有無を検出する手段は、検査対象物を走査した時のデータを、予め同じ条件で健全な検査対象物を実際に走査した時のデータとシミュレーション結果によるデータの少なくとも一方と比較し、その一致度合により欠陥の有無を検出するものであるとしたものである。 Furthermore, at this time, according to the fifth means, the means for detecting the presence / absence of the defect is obtained by scanning the inspection object with the data when the healthy inspection object is actually scanned in advance under the same conditions. And at least one of the data based on the simulation result, and the presence or absence of a defect is detected based on the degree of coincidence.
更にまた、このとき、第6の手段によれば、同じ条件で健全な検査対象物を走査した時のシミュレーションを行うモデルの中に、事前に取得した検査データから推定した欠陥モデルを組み込み、前記シミュレーションを行って得たデータと、検査対象物を走査した時のデータとを比較し、の一致度合により当該欠陥の状況が十分に明確になったか否かを判別する手段が設けられているものである。 Furthermore, at this time, according to the sixth means, a defect model estimated from inspection data acquired in advance is incorporated into a model for performing a simulation when a healthy inspection object is scanned under the same conditions, A means for comparing the data obtained by performing simulation with the data obtained by scanning the inspection object and determining whether or not the state of the defect has been sufficiently clarified by the degree of coincidence. It is.
次に、上記目的を達成するための第7の手段は、走査機構に組合わせた検査用プローブにより検査対象物を自動走査し、当該プローブからの信号を処理して欠陥の有無を検出する手段を備え、該手段により検査データを取得する自動検査システムにおいて、前記検査対象物の形状を計測して形状データを生成する形状計測手段と、前記形状データに基づいて、前記自動走査のための走査制御データを自動的に生成する手段とが設けられているものである。 Next, a seventh means for achieving the above object is a means for automatically scanning an inspection object using an inspection probe combined with a scanning mechanism and processing the signal from the probe to detect the presence or absence of a defect. In the automatic inspection system for obtaining inspection data by the means, shape measuring means for measuring the shape of the inspection object and generating shape data, and scanning for the automatic scanning based on the shape data Means for automatically generating control data.
このとき、第8の手段によれば、前記検査対象物の表面に目印を付加する手段が設けられているものである。 At this time, according to the eighth means, means for adding a mark to the surface of the inspection object is provided.
以上の結果、まず第1の手段では、プローブを走査機構に取り付けて検査対象物に対して自動走査を行い、プローブからの信号を処理して検査データを取得する自動検査システムにおいて、プローブからの信号を処理して欠陥の有無を検出する手段と、欠陥検出時には前に取得の検査データから当該欠陥の状況がより明確になるように次の検査条件を自動的に変更する手段を設けるようにしたので、プローブからの信号を処理して欠陥の有無を検出する手段が欠陥を検出するまでは用意された所定の検査条件で全ての検査条件を最後まで実施すれば当該検査対象物には欠陥はなしという検査結果となる。 As a result of the above, in the first means, first, in the automatic inspection system that attaches the probe to the scanning mechanism, automatically scans the inspection object, processes the signal from the probe and acquires the inspection data, A means for processing the signal to detect the presence or absence of a defect and a means for automatically changing the next inspection condition so that the state of the defect becomes clearer from the inspection data acquired before the defect is detected. Therefore, if all the inspection conditions are carried out to the end under the predetermined inspection conditions prepared until the means for detecting the presence or absence of defects by processing the signal from the probe detects the defects, the inspection object is defective. The test result is “None”.
一方、プローブからの信号を処理して欠陥の有無を検出する手段が欠陥を検出した場合にはそれまでに取得蓄積してきた検査データに基づき次に行う検査条件を自動的に変えるようにする。 On the other hand, when the means for processing the signal from the probe to detect the presence or absence of a defect detects a defect, the inspection condition to be performed next is automatically changed based on the inspection data acquired and accumulated so far.
ここで、検査条件とは、例えば超音波探傷の場合には探触子を走査させる移動軌跡の方向や移動速度などである。検査条件として探触子の種類を変えることまで含めるようにしてもよい。 Here, the inspection conditions include, for example, the direction of the moving locus for scanning the probe and the moving speed in the case of ultrasonic flaw detection. You may make it include even changing the kind of probe as inspection conditions.
ここでは、例えば走査軌跡の方向を変更する場合、今まで欠陥が検出されなかった走査軌跡から今回欠陥が検出された走査軌跡の方向へさらに走査軌跡を少し変化させ、さらにそのときの結果で欠陥を示すエコーが大きくなるようであれば、さらに同じ方向に走査軌跡の方向を変え、欠陥を示すエコーが小さくなった場合には、走査軌跡の方向を逆の方向に今度は少し戻すようにするなどと欠陥の検出データを参照しながら欠陥をより感度良く検出できる走査軌跡の方向を絞り込んで、より感度のよい方向に至らせることが可能となる。 Here, for example, when changing the direction of the scanning trajectory, the scanning trajectory is further changed slightly from the scanning trajectory in which no defect has been detected to the direction of the scanning trajectory in which the present defect has been detected. If the echo that indicates is increased, the direction of the scanning locus is further changed in the same direction, and if the echo indicating the defect is reduced, the direction of the scanning locus is now slightly returned to the opposite direction. With reference to the defect detection data, it is possible to narrow down the direction of the scanning trajectory in which the defect can be detected with higher sensitivity and to reach the direction with higher sensitivity.
感度のよい走査軌跡の方向は、この場合、割れなどの欠陥に対して正対する直角方向になる。この感度の良好な方向から探傷して欠陥の端部位置を検出するようにすると、反射成分のS/N比は高くできるので、精度よく欠陥の端部位置を自動で見つけることも可能となる。 In this case, the direction of the scanning trajectory with high sensitivity is a right-angle direction that is directly opposite to a defect such as a crack. If the defect end position is detected by detecting flaws in a direction with good sensitivity, the S / N ratio of the reflection component can be increased, so that the defect end position can be automatically detected with high accuracy. .
このとき、端部位置を検出するときに適切な感度となるようにゲインをセンサの受信信号より自動調整するとか、あるいはゲインを変えて同じ走査を繰り返して最適なゲインを見つけるようにしてもよいが、端部位置を最も精度よく検出できるように発信回路あるいは受信回路のゲイン感度を変えてより感度よく検出するようにしてもよい。 At this time, the gain may be automatically adjusted from the received signal of the sensor so as to have an appropriate sensitivity when detecting the end position, or the same scan may be repeated by changing the gain to find the optimum gain. However, the gain sensitivity of the transmitting circuit or the receiving circuit may be changed so that the end position can be detected with the highest accuracy.
また、複数方向から取得した端部エコーデータより3次元的な端部位置も推定可能となる。垂直の割れ面に対して正対する直角方向は両側2方向あるので、2方向からの端部と推定する延長線上の交点が端部位置として自動で求めることも可能となる。 In addition, a three-dimensional end position can be estimated from end echo data acquired from a plurality of directions. Since there are two directions perpendicular to the vertical crack surface, the intersection point on the extension line estimated to be the end from the two directions can be automatically obtained as the end position.
また、現在着目した端部のすぐ隣の端部についても同様に位置を見つけることができるので、この処理を繰り返すことで端部の軌跡ができ、その端部の軌跡は傷の平面上の形を表すこととなる。 In addition, since the position can be found in the same way for the end immediately adjacent to the end currently focused, the end locus can be obtained by repeating this process, and the end locus is formed on the plane of the scratch. Will be expressed.
また、最高感度の得られる方向の反対方向から走査したときに最高感度が得られない場合には水平割れ面である可能性があるため、このような場合は検査条件として探触子を垂直探触子に変更して検査対象物の水平割れ面の位置(高さ)を検査するように検査条件を自動で変更できるようにしてもよい。 If the highest sensitivity is not obtained when scanning from the direction opposite to the direction in which the highest sensitivity is obtained, there is a possibility that the surface is a horizontal crack surface. The inspection condition may be automatically changed so that the position (height) of the horizontal crack surface of the inspection object is inspected by changing to a touch.
また、スペース的に反対方向から走査できない場合には、検査条件として斜角探触子の角度の違うものに探触子を変更して、2種類の角度で端部の方向を絞り込めば片方向のみの走査でも端部の3次元位置を同じ高感度で反射する方向からの走査なので精度良く推定できるようになる。 Also, if scanning is not possible from the opposite direction in terms of space, changing the probe to one with a different angle of the oblique probe as the inspection condition and narrowing the direction of the end with two types of angles will result in fragmentation. Even in scanning only in the direction, the three-dimensional position of the end portion is scanned from the direction in which the same high sensitivity is reflected, so that it can be accurately estimated.
このとき第2の手段では、前記第1の手段の自動検査システムにおいて、プローブは指向性のあるプローブであり、走査機構或いはプローブ自体或いはその両方に指向性の方向を変える手段を設けるようにする。 At this time, in the second means, in the automatic inspection system of the first means, the probe is a directional probe, and means for changing the direction of directivity is provided in the scanning mechanism and / or the probe itself. .
これはすなわち、超音波プローブの場合は斜角探触子を用いて、走査機構のその探触子の把持機構の部分に回転機能を設けて斜角探触子の向きを回転設定できるようにすることである。 In other words, in the case of an ultrasonic probe, an oblique probe is used, and a rotation function is provided in the gripping mechanism portion of the probe of the scanning mechanism so that the direction of the oblique probe can be set to rotate. It is to be.
割れなどの欠陥に対して、感度のよい走査軌跡の方向は、欠陥に対して正対する直角方向になるが、斜角探触子の超音波プローブのように、プローブ自体に指向性がある場合には、このプローブの向きも指向性のある方向を考慮して走査させるのがよく、それが欠陥に正対するように当てる必要がある場合には走査軌跡を考慮することは勿論であるが、更にプローブの向きも、指向性のある向きを欠陥の方に向けて走査されるようにする必要がある。 The direction of the scanning trajectory with good sensitivity to defects such as cracks is perpendicular to the defect, but when the probe itself has directivity, such as an ultrasonic probe of an oblique probe. In this case, it is preferable to scan the direction of the probe in consideration of the direction of directivity, and of course, if it is necessary to apply the probe so that it faces the defect, the scanning locus is considered. Furthermore, it is necessary to scan the direction of the probe with the directional direction directed toward the defect.
その場合、プローブ把持部がその向きを回転制御できるようになっていれば、どのような走査軌跡で欠陥にプローブを近づける場合において最も感度の得られる向きにプローブの向きを合わせることが可能となり、より感度の良い条件で欠陥の端部位置を検出できるようになり、その結果、反射成分のS/N比もよりよくなるので、精度よく欠陥の端部位置を自動で見つけることも可能となる。 In that case, if the probe gripper can control the rotation of the probe, it becomes possible to align the probe in the direction that gives the most sensitivity when bringing the probe close to the defect with any scanning trajectory. The edge position of the defect can be detected under more sensitive conditions. As a result, the S / N ratio of the reflection component is improved, so that the edge position of the defect can be found automatically with high accuracy.
また、第3の手段によれば、前記第1又は第2の手段の自動検査システムにおいて、走査機構或いはプローブ自体、或いはその両方にプローブの特性を変更する手段を設けるようにするので、例えば超音波プローブで欠陥の端部位置を特定する場合に2通りの感度の良好に得られる走査軌跡より端部位置を推測する方法もあるが、欠陥の反対方向側からはスペース的に走査できないような場合には超音波プローブの斜角探触子の特性としてその斜角仕様がたとえば45°と70°の2種類のものを用いてその探触子を交換して特性を変えられるようにすることで、同じ方向から2種類の特性の探触子で走査して端部を見つけるようになる。 According to the third means, in the automatic inspection system of the first or second means, means for changing the characteristics of the probe is provided in the scanning mechanism or the probe itself, or both. There is also a method of estimating the end position from the scanning trajectory obtained with two types of good sensitivity when specifying the end position of the defect with the acoustic probe, but it is not possible to scan spatially from the opposite direction side of the defect In some cases, as the characteristics of an oblique probe of an ultrasonic probe, the characteristics of the oblique angle specification can be changed by using two kinds of oblique angle specifications, for example, 45 ° and 70 °, and exchanging the probe. Thus, the end portion is found by scanning with a probe having two kinds of characteristics from the same direction.
また、亀裂欠陥が板厚方向と直交する面の場合にも、探触子を斜角探触子から垂直探触子に特性を変更することで、欠陥の端部を検出する代わりに亀裂欠陥面の深さを垂直に測定して板厚方向と直交する面の亀裂欠陥の範囲、大きさを自動で見つけることも可能となる。 In addition, when the crack defect is a surface perpendicular to the plate thickness direction, changing the characteristics of the probe from the oblique probe to the vertical probe allows the crack defect to be detected instead of detecting the edge of the defect. It is also possible to automatically find the range and size of crack defects on the surface perpendicular to the plate thickness direction by measuring the depth of the surface vertically.
同じく第4の手段によれば、前記第1の自動検査システムにおいて、走査機構及びプローブは2次元配列したアレイプローブにしたので、2次元配列したアレイプローブを2次元のシート状に構成することで配管や胴板の円筒の湾曲部にそって容易に配置できるようになり、また、2次元にアレイプローブを配置することにより、どの方向へも電子スキャン可能となり、前記第1、2、3の手段を適用した利点を有しかつ可動部のない自動検査装置を容易に得ることが可能となる。 Similarly, according to the fourth means, in the first automatic inspection system, since the scanning mechanism and the probe are two-dimensionally arranged array probes, the two-dimensionally arranged array probes are formed into a two-dimensional sheet shape. It can be easily arranged along the curved part of the cylinder of the pipe or the body plate, and by arranging the array probe in two dimensions, it becomes possible to scan electronically in any direction. It is possible to easily obtain an automatic inspection apparatus having the advantage of applying the means and having no movable part.
更に第5の手段によれば、前記第1の手段の自動検査システムの欠陥有無を検出する手段に、同じ条件で健全な検査対象物を実際に走査した時のデータ或いはシミュレーション結果によるデータと検査対象物を走査した時のデータとを比較してその一致度合により欠陥の有無を検出する手段を追加するので、容易にしかも精度良く欠陥の有無を検出できるようになる。 Further, according to the fifth means, the means for detecting the presence / absence of a defect in the automatic inspection system of the first means includes data obtained by actually scanning a healthy inspection object under the same conditions, or data and inspection by simulation results. A means for detecting the presence / absence of a defect based on the degree of coincidence by comparing with the data obtained by scanning the object is added, so that the presence / absence of the defect can be detected easily and accurately.
すなわち、超音波プローブの場合など反射波を利用する検査の場合、実際の検査対象物の構造体には構造体としての端部や形状の変化する部分や溶接された部分などがあり、欠陥以外にもいろいろな反射が帰ってくるので欠陥からの反射波か検査対象物の構造上の反射波はその反射波データのみでは判断しずらい場合がある。 In other words, in the case of inspection using reflected waves, such as in the case of an ultrasonic probe, the actual structure of the object to be inspected includes an end as a structure, a part whose shape changes, a welded part, etc. In addition, since various reflections come back, there are cases where it is difficult to judge the reflected wave from the defect or the reflected wave on the structure of the inspection object only by the reflected wave data.
例えば予め健全な検査対象部材からの反射データをそのプローブの走査条件と同じ条件で予め取得しておき、実際の走査時のプローブからの検出データと比較すれば健全な検査対象部材から得られる反射データと同じ部分は欠陥ではなく、同じでない部分に反射波データが検出された場合にはそれは欠陥部であるなどと容易に判別ができるようになる。 For example, if reflection data from a healthy inspection target member is acquired in advance under the same conditions as the scanning conditions of the probe and compared with detection data from the probe during actual scanning, reflection obtained from a healthy inspection target member The same part as the data is not a defect, and when reflected wave data is detected in a part that is not the same, it can be easily determined that it is a defective part.
健全な検査対象部材を予め準備して同じ条件ですべての検査データを事前に取得しておく方法でもよいが、事前の準備が大変であるので、たとえば超音波プローブの場合には超音波の反射波の軌跡や鋼材内部を伝播するときのロスや反射時の指向成分に応じたエネルギー成分を考慮してプローブのところへ戻ってくる反射波成分のタイミング時間や大きさは検査対象物の形状、特性をモデル化することにより計算で得られる。 A method may be used in which a healthy inspection target member is prepared in advance and all inspection data is acquired in advance under the same conditions. However, since preparation in advance is difficult, for example, in the case of an ultrasonic probe, ultrasonic reflection The timing time and magnitude of the reflected wave component returning to the probe in consideration of the wave trajectory, the loss when propagating inside the steel material, and the energy component according to the directivity component at the time of reflection are the shape of the inspection object, It is obtained by calculation by modeling the characteristics.
それゆえ、予めシミュレーションで全ての走査条件時の応答結果を計算しておきその結果と実際の応答との比較するようにすればより効率的に精度のよい自動検査を行うことができる。 Therefore, if the response results under all scanning conditions are calculated in advance by simulation and the results are compared with the actual responses, the automatic inspection can be performed more efficiently and accurately.
また、シミュレーションの計算速度が十分に速い場合には実際にプローブを走査させるときにその条件と同じ条件でシミュレーション計算を行い、その時の求めた結果で比較判別するようにしてもよい。それによって予めたくさんの計算を事前に行いその結果を記録保存しておく必要もなくなる。 Further, when the simulation calculation speed is sufficiently high, the simulation calculation may be performed under the same conditions as when the probe is actually scanned, and the comparison determination may be made based on the result obtained at that time. As a result, it is not necessary to perform many calculations in advance and record the results.
更にまた、第6の手段によれば、前記第5の手段の自動検査システムにおいて、同じ条件で健全な検査対象物を走査した時のシミュレーションを行うモデルの中に、前に取得の検査データから推定する欠陥モデルを組み込んで、そのシミュレーション結果によるデータと検査対象物を走査した時のデータとを比較してその一致度合により当該欠陥の状況が十分に明確になったか否かを判別する機能を設けるようにするので、より実際の欠陥を精度よく推定することが可能となる。 Furthermore, according to the sixth means, in the automatic inspection system of the fifth means, the model that performs a simulation when a healthy inspection object is scanned under the same conditions is used, based on previously acquired inspection data. A function that incorporates a defect model to be estimated, compares the data of the simulation result with the data when the inspection object is scanned, and determines whether or not the state of the defect has been sufficiently clarified by the degree of coincidence. Since it is provided, an actual defect can be estimated more accurately.
すなわち、シミュレーションの中に組み込んだ欠陥モデルと実際の欠陥とが一致した場合にはどのような検査プローブをどのような走査条件で走査させた場合も結果は一致するので、欠陥モデルと実際の欠陥とはほとんど等価になったと判断できる。 In other words, if the defect model incorporated in the simulation matches the actual defect, the result matches regardless of what inspection probe is scanned under what scanning condition. Can be judged to be almost equivalent.
逆に一致しない場合には一致するように欠陥モデルを修正することにより、欠陥モデルを実際の欠陥に近づけることが可能となる。 On the other hand, if the defect model does not match, the defect model is corrected so as to match, whereby the defect model can be brought closer to an actual defect.
次に、第7の手段によれば、プローブを走査機構に取り付けて検査対象物に対して自動走査を行いプローブからの信号を処理して検査データを取得する自動検査システムにおいて、検査対象物の形状計測手段と、計測した形状データより自動走査を行う走査制御データを自動生成する手段を設けるようにしたので、実際に現場で形状を計測して、その計測結果より現場で走査制御データを生成できるようになる。 Next, according to the seventh means, in an automatic inspection system that attaches a probe to a scanning mechanism and automatically scans an inspection object and processes a signal from the probe to acquire inspection data, Since the shape measuring means and the means to automatically generate the scanning control data that performs automatic scanning from the measured shape data are provided, the shape is actually measured at the site, and the scanning control data is generated from the measurement result. become able to.
そのため、予め検査対象物の形状データのインプット作業やインプットした形状データよりプローブの走査軌跡などの自動走査制御データを予め作成する作業は行わないで済むので作業効率を容易に上げることが可能となる。 For this reason, it is not necessary to perform input work for the shape data of the inspection object in advance or work for creating automatic scanning control data such as the scanning trajectory of the probe in advance from the input shape data, so work efficiency can be easily increased. .
このとき、第8の手段によれば、前記第7の手段の自動検査システムにおける形状計測手段は、画像計測手段として、検査対象物の表面には無地でない目印を付加するようにするので、容易に形状計測ができるようになる。すなわち、画像計測手段としてカメラや照明などの撮像機材を現場にセッティングするだけで現場作業が容易にできる。 At this time, according to the eighth means, since the shape measuring means in the automatic inspection system of the seventh means adds an unmarked mark to the surface of the inspection object as the image measuring means, it is easy. The shape can be measured. In other words, the field work can be facilitated simply by setting an imaging device such as a camera or illumination as the image measuring means.
カメラや照明を走査機構に予め取り付けておけば、走査機構をセッティングすることによってカメラなどのセッティングも同時に行うことができるようになる。 If a camera and illumination are attached to the scanning mechanism in advance, setting of the scanning mechanism enables the setting of the camera and the like at the same time.
また、検査対象物が無地で特徴がないとカメラで無地の対象を見ても画像計測できないが、検査対象物の表面に目印となる模様を書き加たり、或いは照明の影などで表面に模様が写るように目印を付加すれば、計測の容易なカメラを用いて検査対象物の表面形状データの計測を容易に行うことが可能となる。 Also, if the inspection object is plain and has no features, you cannot measure the image even if you look at the plain object with the camera, but you can add a mark pattern on the surface of the inspection object or use a shadow on the surface to create a pattern on the surface. If a mark is added so that the image is captured, it is possible to easily measure the surface shape data of the inspection object using a camera that can be easily measured.
本発明によれば、プローブを欠陥に対して最も感度のよい方向から自動的に走査させることができるので、自動欠陥検出に対する感度が向上され、欠陥の大きさや形状をより精度良く検査することができる。 According to the present invention, since the probe can be automatically scanned from the direction with the highest sensitivity to the defect, the sensitivity to the automatic defect detection is improved, and the size and shape of the defect can be inspected more accurately. it can.
また、本発明によれば、各種配管や容器の胴体、鏡板など複雑な形状を有する検査対象に対して予め形状データを登録することなく、且つ、検査装置を精度よくセッティングする必要もなく、簡単容易に自動探傷を行うことができる。 Further, according to the present invention, there is no need to register shape data in advance for inspection objects having complicated shapes such as various pipes, container bodies, and end plates, and it is not necessary to set the inspection apparatus with high accuracy. Automatic flaw detection can be performed easily.
以下、本発明による自動検査システムについて、図示の実施の形態により詳細に説明する。 Hereinafter, an automatic inspection system according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
ここで、まず、本発明の実施形態は、第1の手法によるものと、第2の手法によるものに大別できる。そして、まず、第1の手法による実施形態は、プローブ自体には指向性がなく、そのプローブを動かしたとき、その動かした方向に感度がよくなる場合、すなわち動かした方向がその指向方向となるようなプローブを用いた場合の一実施形態であり、次に、第2の手法は、最初からプローブ自体に指向性があり、その向きを制御しながらプローブを動かすようにした場合の一実施形態である。 Here, first, the embodiment of the present invention can be broadly divided into those according to the first technique and those according to the second technique. First, in the embodiment according to the first method, the probe itself has no directivity, and when the probe is moved, sensitivity is improved in the moved direction, that is, the moved direction becomes the directed direction. The second method is an embodiment in which the probe itself is directional from the beginning, and the probe is moved while controlling its orientation. is there.
ところで、このとき第2の実施形態の方が広く各種のプローブに当て嵌まるので、本発明の基本的な実施形態として、後で詳細に説明する。 By the way, the second embodiment is more widely applied to various probes at this time, and will be described in detail later as a basic embodiment of the present invention.
一方、第1の実施形態では、プローブ自体には指向性がないので、プローブの向きを変える機構が不用で、装置の構成としては単純になる。そこで、まず、この場合の装置構成について、図1と図2を用いて簡単に説明しておくものとする。 On the other hand, in the first embodiment, since the probe itself has no directivity, a mechanism for changing the orientation of the probe is unnecessary, and the configuration of the apparatus becomes simple. Therefore, first, the apparatus configuration in this case will be briefly described with reference to FIGS.
まず、図1は、原子力発電所の配管などについて定期的に検査を行い、その健全性を確認する場合の装置構成を示したもので、このとき、原子力発電所などでは、放射能の問題があるため、遠隔操作により点検と検査を行なうように構成されているものである。 First, Fig. 1 shows the equipment configuration when periodic inspections are performed on the piping of nuclear power plants and the soundness is confirmed. At this time, there is a problem with radioactivity in nuclear power plants. For this reason, inspection and inspection are performed by remote control.
そして、この図1において、ここでは原子力発電所の配管が検査対象物1で、この配管にある溶接部2と、この溶接部2の近傍を点検し検査することになる。
In FIG. 1, here, the pipe of the nuclear power plant is the
そこで、この溶接部2の近傍にプローブ10を押し当て、内部が検査できるようにするのであるが、このとき、プローブ10をアーム形の走査機構20に取付け、検査対象物1の表面に沿って、所定の走査軌跡を辿って移動させることができるようにする。
Therefore, the
このため、走査機構20をベース台車25に搭載し、検査対象物1の周囲に設置された軌道26により、検査対象物1の周囲に沿って移動できるように構成してある。
For this reason, the
このとき、走査機構20は5個の回動関節部により回動角度θ1、θ2、θ3、θ4、θ5の5種の自由度を持ち、これによりプローブ10を検査対象物1の表面の任意の位置で垂直に押し当て、このまま任意の軌跡に沿って表面を走査し、サーベイ(探査又は探傷)することができるように構成されている。
At this time, the
このように、ベース台車25が軌道26に沿って検査対象物1の周囲を移動できることにより、検査対象物1の裏側も含めて円周方向に1周している溶接部2の近傍をくまなく検査できる。
As described above, the base carriage 25 can move around the
走査機構20のベース台車25と各回動関節部には駆動モータとセンサが備えてあり、各駆動モータは走査機構制御装置50により制御される。そして、これのときのベース台車25の位置Xや各回動関節部の回動角度は各々のセンサにより検出され、検出された情報は走査機構制御装置50に取り込まれる。
The base carriage 25 and each rotation joint of the
このとき、記憶装置42には初期の走査軌跡データが記録され、記憶装置45には検査対象物1の形状情報が記録されている。そこで、走査制御データ生成部40は、これらの記憶装置42、45から各々のデータを読み出し、要求されている走査軌跡の実現に必要な各回動関節部の角度指令信号を計算してに入力する。
At this time, the initial scanning trajectory data is recorded in the
この結果、走査機構制御装置50は、フィードバックされてくる関節角度情報が指令角度と一致するように各関節部のモータを駆動制御し、これによりフィードバック制御ループが構成されるようにする。
As a result, the scanning
ここで、プローブ10で検出された信号は検査データ記録部30に取り込まれ、演算処理されて欠陥の存在や位置、形状など必要なデータが算出され、必要なデータ形式に変換されて検査データ記憶装置35に記録される。そして、このとき、検査結果は必要に応じて表示モニタ50に供給され、検査員が確認できるようになっている。
Here, the signal detected by the
このとき、この実施形態特有の構成として、今回、プローブ10で走査して得た検査データを、それ以前に走査した検査データと共に検査データ記録装置35に記憶しておき、走査制御データ生成部40で過去の検査データを読み込んで次に走査する制御条件を決定し、それを走査機構制御装置50に供給するようにした点があるが、これについては後で詳述する。
At this time, as a configuration peculiar to this embodiment, the inspection data obtained by scanning with the
ところで、このような検査対象物1の溶接部2の近傍を検査する場合、従来の走査制御手順では、まずプローブ10をスタートポイントSPに位置決めし、そこでプローブ10を検査対象物1に押し当て、このまま溶接部2に向かって直線的に近づける走査を繰り返して周方向に1周させて行う制御が一般的である。
By the way, when inspecting the vicinity of the welded
そして、スタートポイントSPから走査制御し、ポイント(位置)P1に達したとき、ここに欠陥3があるため、ここで始めて有意な検査結果データが得られる。但し、従来技術ではここまでである。
Then, when scanning control is performed from the start point SP and the point (position) P1 is reached, since there is a
従って、プローブ10の欠陥3に対する走査方向により検出信号に強弱がある場合、従来技術では、欠陥3の向きが検出信号のあまり出ない向きにあったときプローブ10からの検査結果データの信号には有意差が十分にでない。
Therefore, when the detection signal is strong or weak depending on the scanning direction of the
また、このため、その信号から欠陥3の大きさを推定しようとした場合、走査密度を細かくしても、従来技術では、欠陥3の向きに対して信号のあまり出ない方向から走査しているため、精度は良くない。
For this reason, when trying to estimate the size of the
上記したように、欠陥3は一般的にランダムに発生するので、たまたま走査方向が適切な状態になる場合もあるかもしれないが、確率的にはならない場合の方が多い。
As described above, since the
そこで、この実施形態では、或る位置で欠陥3による有意差信号が僅かでも検出された場合は、その位置、例えばポイントP1から欠陥3に対する走査方向を各ポイントP2、P3、P4で図示のように徐々に変えて行き、プローブ10から検出されてくる検査結果データの信号レベルが最も大きくなる方向が自動的に探索されるように、走査制御データ生成部40が構成してある。
Therefore, in this embodiment, if even a significant difference signal due to the
ここで、上記したように、欠陥3の面に対して正対する方向、すなわち欠陥3の法線方向から超音波を当てた場合に反射波が最大になる。従って、図1の欠陥3の場合は、ポイントP1、P2、P3と走査軌跡を変えて行くと徐々に反射波は大きくなるが、ポイントP4まで方向を変えると、ここから正対する角度を越えてしまうので、今度は再度検出データの信号レベルが小さくなって行く。
Here, as described above, the reflected wave becomes maximum when the ultrasonic wave is applied from the direction facing the surface of the
つまり、この場合、ポイントP3で最も検出信号が大きくなるので、その状況をモニタリングしながら走査軌跡をポイントP1、P2、P3、P4と変えていくと、ポイントP4で信号レベルが低くなるので、その手前のポイントP3での走査方向が欠陥3の面に正対する方向であることが判る。
That is, in this case, since the detection signal is the largest at the point P3, if the scanning locus is changed to the points P1, P2, P3, and P4 while monitoring the situation, the signal level becomes low at the point P4. It can be seen that the scanning direction at the front point P3 is the direction facing the surface of the
ここで、図2は、欠陥3を拡大して示したものであるが、ここで、この実施形態によれば、ポイントP3での走査方向が欠陥3に対する法線方向Pn0であるとすると、欠陥3がその左右にどのように広がっているかサーベイすることも可能になる。
Here, FIG. 2 shows the
つまり、ポイントP3での走査方向=法線方向Pn0を基準にして、その右方向に走査軌跡をずらし、そのずらしたポイントにおいて同様に角度を変化させ、最も検査結果データの信号レベルが大きくなる方向(法線方向)をサーベイして行く。 That is, the scanning direction at the point P3 = the normal direction Pn0 is used as a reference, the scanning locus is shifted to the right, the angle is similarly changed at the shifted point, and the signal level of the inspection result data is maximized. Survey (normal direction).
そうすると、このポイントでの法線方向Pn1が得られ、更にその右側に少しずらしたポイントPn2での法線方向と更に右側のポイントPn3での法線方向、という具合に各ポイントPn4、Pn5での法線方向を検出することにより、欠陥3の拡がりを求めることができる。
Then, the normal direction Pn1 at this point is obtained, and the normal direction at the point Pn2 slightly shifted to the right side thereof, the normal direction at the further right point Pn3, and so on, at each point Pn4, Pn5. By detecting the normal direction, the spread of the
このとき、ポイントPn5から右側では欠陥3がなくなっているので、検出データ信号をモニタリングしていることにより、ポイントPn5の位置が欠陥3の右側の端部であることも精度良く検出でき、同様に欠陥3の左側の法線方向を検出することにより、左側の端部も精度良く検出することができる。
At this time, since the
これらのサーベイ処理は、プローブ10から得られる現在の検出データと記憶装置35から得られる以前の検出データを走査制御データ生成部40により参照し、次に走査制御する軌跡データをで生成することにより、自動的に行うことができるようになっている。
In these survey processes, the current detection data obtained from the
なお、このときの走査制御データ生成部40の具体的な処理フローについては、後でまとめて図17により説明する。
A specific processing flow of the scanning control
このとき、表示制御装置60Cにより、検出した欠陥3の位置情報を検査データ35の中から読み取り、表示モニタ60に平面図的に表示することにより、欠陥3の上から見た形状や長さを精度よく認識することができる。
At this time, the position information of the detected
また、このとき、欠陥3の端部位置データから数値的に欠陥3の長さを求めて表示モニタ60に表示するようにしても良い。
At this time, the length of the
次に、本発明の第2の実施形態について、図3から図9により説明する。なお、ここでは、指向性を持ったプローブの一例として超音波探触子の場合について説明するが、指向性を持ったプローブであれば、渦電流センサ、磁気センサ、静電気センサ、放射線センサなど、センサの種類を問うものではない。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, here, the case of an ultrasonic probe will be described as an example of a probe having directivity, but if it is a probe having directivity, an eddy current sensor, a magnetic sensor, an electrostatic sensor, a radiation sensor, etc. It does not ask the type of sensor.
また、検査対象物についても、食品、樹脂、地球などの大地、岩盤など、金属に限るものではない。ここでは金属内の欠陥を検査する超音波センサを用いた場合を例に挙げているものである。 Also, the inspection object is not limited to metal such as food, resin, earth such as the earth, and rock. Here, the case where the ultrasonic sensor which inspects the defect in a metal is used is mentioned as an example.
ここで、図1の場合は走査機構20がアーム型であるのに対して、以下に説明する実施形態では、図3に示されているように、走査機構20がX軸とY軸の2軸駆動型になっている。但し、走査機構20の構成は、プローブ10の走査制御ができるものであれば、どのような走査機構でも良い。
Here, in the case of FIG. 1, the
図3において、走査機構20は送りネジ21と送りナット22を備え、ベース台車25に搭載され、軌道26上をX方向に移動でき、送りネジ21の回転により送りナット22をY方向に移動させることができるようになっている。
In FIG. 3, the
このとき、プローブ10が指向性を持っているので、送りナット22に回転モータ23を備えた回動機構を設け、これによりプローブ10の向きθが変えられるようになっている。
At this time, since the
そこで、この図3の走査機構20は、走査機構制御装置50よりX軸方向とY軸方向、それにプローブの向きθが制御され、この結果、検査対象物1の表面にプローブ10を押し当てた状態で、プローブ10の指向性を考慮して、任意の方向に走査制御することができるように構成されている。
Therefore, the
この実施形態では、プローブ10に指向性を持たせ、これにより、各ポイントP1、P2、P3、P4で走査方向を変えるとき、プローブ10の指向性の向きを走査方向に合わせるように回転モータ23を制御して方向θを制御するようになっている。
In this embodiment, the
なお、このように指向性のあるプローブを用いた場合、方向θを制御する必要が生じるが、指向性のないプローブと比較した場合、探傷のためのエネルギーを一方向に集中させることができ、この結果、大きな反射エネルギーを得ることができるので、欠陥などを更に感度よく検出することができる。 In addition, when using a probe with directivity in this way, it is necessary to control the direction θ, but when compared with a probe with no directivity, energy for flaw detection can be concentrated in one direction, As a result, a large reflected energy can be obtained, so that defects and the like can be detected with higher sensitivity.
ここで、図4は、プローブ10の指向方向を走査方向に合わせるための回動機構部の具体的な構造の一例を示したもので、このときプローブ10は超音波探触子であり、検査対象物1の表面に接触して走査させる必要がある。そこで、プローブ10の先端にシュー101を設けて滑りやすくしてある。
Here, FIG. 4 shows an example of a specific structure of the rotation mechanism for aligning the directing direction of the
このとき、プローブ10を収納筒103に入れた状態で押し付けバネ104を設け、これによりプローブ10が検査対象物1の表面に一定の力で押し付けるようにしてある。
At this time, a pressing spring 104 is provided in a state in which the
なお、この図3では、バネ104を用いて一定の力でプローブ10を検査対象物1の表面に押し付けるようにしているが、プローブ10の押し付け力をセンサで検出し、その検出したプローブの押し付け力が所定の一定の値になるように、例えば図1のアーム型の走査機構20の場合には、各アームの関節部にあるアクチュエータを制御して所定の力でプローブ10が押し付けられるように制御してもよい。
In FIG. 3, the
また、この図3のXY2軸駆動型の走査機構20の場合には、押し付け専用アクチュエータを設け、センサで検出した押し付け力が一定になるようにアクチュエータを制御するようにしてもよい。
In the case of the XY two-axis drive
ここで、走査機構20の走査精度は、検査対象物1の法線方向から押し付け、誤差ゼロの状態で走査させることができる程、高くない。そこで、プローブ10とバネ104が収納されている収納筒103にジンバル機構102を設け、このジンバル機構102によりプローブ10が走査機構20に取り付けられるようにしてある。
Here, the scanning accuracy of the
そして、このジンバル機構102には、歯車などを介して回転モータ23の回転力が伝達されるようになっており、これよりプローブ10の方向θが制御され、プローブ10で検出された信号はケーブル105により取り出される。
The rotational force of the rotary motor 23 is transmitted to the gimbal mechanism 102 via a gear or the like. From this, the direction θ of the
そこで、いま、図3のポイントP4における走査方向を、図4に矢印で示し、この方向にプローブ10を移動させて行き、ポイントP4(1)から順次、超音波を発信させ、その応答をプローブ10で検出するようにして走査したとする。
Therefore, the scanning direction at the point P4 in FIG. 3 is indicated by an arrow in FIG. 4, the
そうすると、検査対象物1の中に欠陥3があった場合、ポイントP4(2)からポイントP4(3)の間では超音波が欠陥3で反射されるので、検出結果信号に有意差が現れ、ポイントP4(4)では欠陥3からの反射がなくなった状態で検査結果データが得られる。
Then, if there is a
このときの信号の応答波形を図5に示す。ここで、この図5は、横軸に時間をとり、縦軸に信号レベルをとって出力信号を表わしたものである。 The response waveform of the signal at this time is shown in FIG. Here, in FIG. 5, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the signal level, and the output signal is represented.
そして、このとき、図6は、図5の信号に対応した検査対象物の断面状況の一例を示したものであり、これらの図5と図6において、まずポイントP4(1)では、超音波発信時の信号はあるが、応答は返ってこない。 At this time, FIG. 6 shows an example of the cross-sectional state of the inspection object corresponding to the signal of FIG. 5, and in these FIG. 5 and FIG. There is a signal at the time of transmission, but no response is returned.
次に、ポイントP4(2)からポイントP4(3)では、欠陥3による反射波が返ってくるので、その信号が、ポイントP4(2)ではt(a)max 時間後に欠陥3(a)部からの反射波として現れ、その信号レベルは最大値S(a)max である。
Next, since the reflected wave from the
同様に、ポイントP4(3)ではt(b)max 時間後に欠陥3(b)部からの反射波S(b)max が現れている。しかし、ポイントP4(4)になると、ここでは反射波はない。 Similarly, at point P4 (3), a reflected wave S (b) max from the defect 3 (b) appears after time t (b) max. However, at point P4 (4), there is no reflected wave here.
このとき、P4方向の移動速度に、各ポイントP4(1)、P4(2)、P4(3)、P4(4)における超音波発信の間隔(時間)を掛けた量は、プローブ10のP4方向への移動量を表すこととなる。
At this time, the amount obtained by multiplying the moving speed in the P4 direction by the ultrasonic transmission interval (time) at each point P4 (1), P4 (2), P4 (3), P4 (4) is P4 of the
上記したように、図5は、その状態を検査対象物1の走査方向P4に沿った断面図で示したもので、ここでプローブ10は、ポイントP4(1)、ポイントP4(2)、ポイントP4(3)、そしてポイントP4(4)と順次、移動している。そしてポイントP4(2)からポイントP4(3)の間では欠陥3による反射波が検出されている。
As described above, FIG. 5 shows the state in a cross-sectional view along the scanning direction P4 of the
このとき、夫々の反射波が現われる時間t(a)max、t(b)max に音速を乗ずると、距離L(a)、L(b)が得られる。そこで、プローブ10の指向特性が角度αの方向であるとすると、欠陥3(a)と欠陥3(b)の位置が夫々特定できる。
At this time, the distances L (a) and L (b) can be obtained by multiplying the times t (a) max and t (b) max at which the respective reflected waves appear by the sound speed. Therefore, assuming that the directivity characteristic of the
ところで、欠陥3の法線方向の特性は、図2の平面図で見た場合の法線方向の特性だけではなく、他にも図2のポイントP3における走査方向で検査対象物1を断面にしたときの特性がある。
By the way, the characteristic in the normal direction of the
ここで、図7はポイントP3の走査方向による検査対象物1の断面図を示したものであるが、ここでは、更に細かく超音波を発信し、応答を検出する場合の一例について示してあり、この場合、欠陥3から反射波が現われる範囲は、ポイントP3(1)からポイントP3(8)の間である。
Here, FIG. 7 shows a cross-sectional view of the
このとき、プローブ10の指向性は角度α方向で、この方向からくる超音波の反射を検出することになるが、この断面による欠陥3にも法線方向があり、欠陥3に対して正対する法線方向から超音波が発信された場合、大きな反射波がプローブ10で受信され、レベルのおおきな信号が検出される。
At this time, the directivity of the
そこで、いま、ポイントP3(5)で角度α方向に超音波が発信されたとすると、欠陥3のA1点に超音波が入射され、ここで反射された反射波は、薄い矢印で示すように、RP3(5)αのレベルをもっているものとする。
Therefore, if an ultrasonic wave is transmitted in the direction of the angle α at the point P3 (5), the ultrasonic wave is incident on the point A1 of the
そして、このA1点では、ポイントP3(5)からの超音波は、入射角度αが欠陥3のほぼ法線方向になっているので大きな反射波が得られる。
At the point A1, the ultrasonic wave from the point P3 (5) has a large reflected wave because the incident angle α is substantially normal to the
一方、ポイントP3(6)から角度αで入力した超音波は欠陥3のB点に入射し、ここで反射されるが、このB点面では角度αより傾きが大きくなっているので、反射波のレベルRP3(6)αは小さくなっている。
On the other hand, the ultrasonic wave input at an angle α from the point P3 (6) is incident on the point B of the
ここで、もしもプローブ10の指向方向を角度αではなく、角度α2にしたとすると、この場合は、ポイントP3(8)から入射した超音波が欠陥3に対してほぼ正対することになり、レベルRP3(6)α2で示す大きな反射波レベルが得られることになる。
Here, if the pointing direction of the
このように、この図7の断面中でも欠陥3には法線方向があり、それを検出するためにはプローブ10の指向角度αをいろいろ変えてサーベイする必要があるが、欠陥の大きさを更に詳細に知る必要がある場合でなければ、そこまでたんさする必要はない。
Thus, even in the cross section of FIG. 7, the
但し、あまりにも感度が悪い場合には、指向角度αを45度、70度、90度の3種類程度用意し、使い分けることによって、より感度よく欠陥3の形状、寸法が検出できるようにする場合もあるが、これについては後述する。
However, if the sensitivity is too low, prepare three types of directivity angles α of 45 degrees, 70 degrees, and 90 degrees, and use them properly so that the shape and dimensions of the
以下、プローブ10の指向性特性は変えないで、角度αのまま欠陥3の形状と大きさをサーベイする場合について更に説明すると、まず、ここでは、図7において、任意の1点、例えばポイントA1を選び、このポイントA1のAA断面方向から見たときの法線方向をサーベイするものとする。
Hereinafter, the case where the shape and size of the
そこで、このポイントA1の1点に対して、図8に示すように各ポイントP1、P2、P3、P4、P5の方向から順次走査し、ポイントA1からの反射波レベルが最高になる方向を検出すれば、その方向がAA断面から見た場合の欠陥3の法線方向となる。
Therefore, one point of this point A1 is sequentially scanned from the direction of each point P1, P2, P3, P4, P5 as shown in FIG. Then, the direction is the normal direction of the
同様に、ポイントP3(1)における角度α方向の反射点から順にポイントP3(2)、P3(3)、P3(4)、P3(6)、P3(7)、P3(8)における角度αの各反射点について、平面図方向(=AA断面の方向)の法線方向を調べると、欠陥3の広がっている方向を知ることができる。
Similarly, the angle α at the points P3 (2), P3 (3), P3 (4), P3 (6), P3 (7), P3 (8) in order from the reflection point in the angle α direction at the point P3 (1). For each reflection point, the normal direction in the plan view direction (= direction of the AA cross section) is examined, and the direction in which the
この場合、角度αを最適値に合わせることはできないが、平面図方向での走査方向を法線方向に合わせることにより大きな感度を得ることができるので、欠陥の状況をより正確に知ることができる。 In this case, the angle α cannot be adjusted to the optimum value, but a large sensitivity can be obtained by adjusting the scanning direction in the plan view direction to the normal direction, so that the defect status can be known more accurately. .
勿論、角度αを変化させて欠陥3の面に対する3次元的に正確な法線方法を検出するようにしてやる方が、時間はかかるが、より正確に欠陥の状況がサーベイできるのはいうまでもない。
Of course, it is more time-consuming to detect the three-dimensional accurate normal method with respect to the surface of the
このときのサーベイ処理は、プローブ10からの検出結果データと、記憶装置35から読出した以前の検査結果データを参照して、走査制御データ生成部40により、次に走査制御する軌跡データを生成するようにすることで自動的に行うことができる。
The survey process at this time refers to the detection result data from the
なお、このときの走査制御データ生成部40の具体的な処理フローについては、上記したように、後でまとめて図17により説明する。
Note that the specific processing flow of the scanning control
次に、図9は、欠陥3の形状をサーベイした結果を概念的に示した場合の一例で、欠陥の形状は各反射ポイントR11〜R54が構成する面の欠陥として表され、このとき指向方向角度αは変えても変えなくてもよいが、これにより各反射ポイントR11〜R54での法線方向が検出されている状況が示されている。
Next, FIG. 9 is an example in which the result of surveying the shape of the
このとき、勿論、プローブ10の指向特性が狭い程、形状の検出分解能はよいものになるのはいうまでもない。
Needless to say, the narrower the directional characteristics of the
この図9に示すようにして欠陥3の形状をサーベイした結果は、検査データとして記録装置35に記録されるので、記録装置35の中の欠陥3の位置データ、形状データの数値情報を表示制御装置60Cにより読出してやれば、表示モニタ60に欠陥3を3次元グラフィック(3次元CG)で表示させることができる。
Since the result of surveying the shape of the
このように、3次元グラフィックで欠陥3の形状を表示させてやれば、3次元グラフィックに備えられている一般的な機能により、表示させるときの視点の位置が変更でき、この結果、欠陥3の形状をいろいろな角度から確認して形状を容易に把握することができるようになる。
As described above, if the shape of the
このとき、表示モニタ60にスケールを表示させ、一目で欠陥3の大きさ(概略寸法)が参照できるようにしてもよいし、表示モニタ60に表示されている欠陥3の任意の2箇所のポイントをマウス操作やペンライトで操作入力することにより、その2点間の距離(寸法)数値が表示モニタ60の画面に表示されるようにしてもよい。
At this time, a scale may be displayed on the display monitor 60 so that the size (rough size) of the
従って、以上の実施形態によれば、欠陥3に対して最も感度のよい方向、すなわち超音波探触子の場合には一般に割れなどの欠陥に対して正対する直角方向から自動的に走査させることができ、この結果、自動欠陥検出に対する感度を高め、その結果をビジュアルに表示させて、欠陥の大きさ、形状をより精度良く検査することができる。
Therefore, according to the above embodiment, scanning is automatically performed from the direction most sensitive to the
次に、本発明において使用されるプローブについて説明すると、まず、図10は超音波アレイセンサを用いて指向特性が電気的に変えられるようにした、いわゆる電子スキャン方式のプローブの一例で、このとき、超音波アレイセンサは、複数個の探触子10(1)、10(2)、……、10(n)で構成されている。 Next, the probe used in the present invention will be described. First, FIG. 10 shows an example of a so-called electronic scan type probe in which directivity characteristics are electrically changed using an ultrasonic array sensor. The ultrasonic array sensor is composed of a plurality of probes 10 (1), 10 (2),..., 10 (n).
ここで、この図10では、n=11、つまり探触子の個数は全部で11個であり、これらの探触子10(1)〜10(n)を一列に並べて配置し、検査対象物1の表面に接触させ、探傷が行えるように、全体をシュー101で覆って一体化したものである。
Here, in FIG. 10, n = 11, that is, the total number of probes is 11, and these probes 10 (1) to 10 (n) are arranged in a line, and the object to be inspected. The entire surface is covered with a
そして、各探触子10(1)、10(2)、……、10(n)に供給すべき超音波発信用の励振信号のタイミングを少しづつずらすことにより、各探触子から発射される超音波に干渉を起こさせ、特定の方向に指向性が現われるようにしたものである。 Each probe 10 (1), 10 (2),... 10 (n) is fired from each probe by slightly shifting the timing of the excitation signal for transmitting the ultrasonic wave. In this way, directivity appears in a specific direction.
この図10では、一例として、発射された超音波の焦点がポイントFになるように制御した場合が示されているが、このとき、励振信号の供給タイミングの取り方によって任意の距離、所定の方向に離れた位置に超音波の焦点を絞って集中させることができる。 In FIG. 10, as an example, a case where the focal point of the emitted ultrasonic wave is controlled to be a point F is shown. However, at this time, an arbitrary distance and a predetermined distance are determined depending on how the excitation signal is supplied. It is possible to concentrate the ultrasonic wave at a position distant from the direction.
このように音波を発信する方向や音波を集中させる焦点が任意に制御できる電子スキャン方式のアレイセンサをプローブ10として用いることにより、既に図7で説明したように、プローブの指向性特性の一つである角度αを任意に制御しながらプローブ10の走査制御を行うことができ、欠陥3の面の法線方向をサーベイする際、より詳細で正確なサーベイが可能になる。
As described above with reference to FIG. 7, one of the directivity characteristics of the probe can be obtained by using the electronic scan type array sensor that can arbitrarily control the direction in which the sound wave is transmitted and the focal point for concentrating the sound wave. The scanning control of the
ここで詳細なサーベイまで必要としない場合でも、角度αが1種類しかない場合、角度αに正対する欠陥3の面は検出しやすいが、反対に角度αに平行な面では反射波のほとんどがプローブ10の方へ戻らないので、欠陥3の検出感度(S/N)が低くなってしまう。
Even if a detailed survey is not required here, if there is only one angle α, the surface of the
しかし、このような場合でも図10のプローブを用いてやれば、角度αを少し変えることができるので、欠陥3の検出感度を上げることができ、欠陥3の大きさや形状を正確に検査することができる。
However, even in such a case, if the probe of FIG. 10 is used, the angle α can be slightly changed, so that the detection sensitivity of the
次に、図11は、複数個の探触子10(n)を、O点を中心とする仮想球体10aの表面に沿って配置しアレイセンサとした場合の一例で、この場合、各探触子10(n)は、夫々O点から別々に異なった放射方向に向いている。 Next, FIG. 11 shows an example in which a plurality of probes 10 (n) are arranged along the surface of the virtual sphere 10a with the point O as the center to form an array sensor. Each child 10 (n) is directed in a different radiation direction from the point O.
そこで、サーベイに使用する探触子を複数個の探触子10(n)中から選択してやれば、必要な方向に容易に超音波を発信させることができ、従って、この場合は、微妙な発信タイミングの制御は不要で、単に必要な方向を向いている探触子を選択するだけで済む。 Therefore, if the probe used for the survey is selected from the plurality of probes 10 (n), the ultrasonic wave can be easily transmitted in the required direction. Therefore, in this case, the subtle transmission is performed. There is no need to control the timing, just select the probe that is facing the required direction.
また、この場合、超音波は、仮想球体10aのO点を中心として、放射状に発射されるので、反射波から反射ポイントとなる欠陥位置を計算する処理も容易になる。 Further, in this case, since the ultrasonic waves are emitted radially around the point O of the virtual sphere 10a, the process of calculating the defect position serving as the reflection point from the reflected wave is facilitated.
なお、このように探触子を配置したアレイセンサの場合でも、発信のタイミングを微妙に制御して指向性を持たせるようにしてもよい。 Even in the case of an array sensor in which probes are arranged in this way, the directivity may be given by finely controlling the timing of transmission.
ここで、複数個の探触子10(n)を1列だけ仮想球体10aの表面に配置しても良く、この場合、探触子10(n)が1列に並んでいる方向で、任意の指向特性を持たせることができるので、例えは図3のプローブ10として用いてやれば、回転モータ23で角度θを制御するだけで済む。
Here, only one row of the plurality of probes 10 (n) may be arranged on the surface of the virtual sphere 10a. In this case, the probe 10 (n) is arbitrarily arranged in the direction in which the probes 10 (n) are arranged in one row. For example, if the probe is used as the
一方、図11に示したように、複数個の探触子10(n)を仮想球体10aの表面の一部の球面に三次元的に配置してやれば、各探触子の選択だけで指向方向の角度αと角度θを制御することができるので、例えは図3のプローブ10として用いてやれば、回転モータ23による回動機構を省略することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 11, if a plurality of probes 10 (n) are three-dimensionally arranged on a part of the spherical surface of the virtual sphere 10a, the directivity direction can be selected only by selecting each probe. Since the angle α and the angle θ can be controlled, for example, if the probe is used as the
ところで、図10と図11はプローブにアレイセンサを適用し、プローブ10自体の指向特性を変化させるようにした場合であるが、次に説明する実施形態では、複数個の特性が異なっているプローブを用意しておき、必要に応じてプローブを交換してサーベイするようにしている。
10 and 11 show the case where an array sensor is applied to the probe and the directivity characteristics of the
ここで、図12がその実施形態で、ここでは走査機構20としてアーム型のマニプレータを備えたティーチング・プレイバック方式のロボットを用い、操作機構20のベース台車25は、軌道26に沿って検査対象物1の両側に或る程度アクセスしやすい位置に移動できるようにしてある。
Here, FIG. 12 shows the embodiment. Here, a teaching / playback type robot equipped with an arm-type manipulator is used as the
このとき走査機構20の先端部分にプローブ着脱機構10cを設け、これによりプローブ10が走査機構20の先端部分に着脱可能になっている。そして、これに合わせてプローブ置き台10bを設け、これに、特性が異なっている幾つか別のプローブを用意しておくことができるように構成してある。
At this time, the probe attaching / detaching mechanism 10 c is provided at the tip of the
そして、このアーム型のロボットからなる走査機構20により、或るプローブ10を用いて検査対象物1をサーベイ中、そのプローブ10を、走査方向に応じて必要とする指向特性をもった他のローブと自動交換できるようになっている。
Then, while the
このときのプローブ10の自動交換は、次のようにして行われる。すなわち、まず、ローブ置き台20bを走査機構20のベース台車25、軌道26と同じフレームに取付け、これによりプローブ置き台20bと走査機構20の先端のプローブ着脱機構10cの位置関係が既知の位置関係になるようにしておく。
The automatic replacement of the
そして、このことを前提として、予め走査機構20のロボットをティーチング(教示)しておき、これにより通常のマニピュレータの制御と同様に、プレイバック自動運転することによりプローブ10が自動交換できるようにするのである。
On the premise of this, the robot of the
従って、この実施形態では、現在把持しているプローブ10をプローブ置き台20bの所定の位置に戻し、この後、別の特性のプローブを把持して元のサーベイ位置に戻る動作を一連の自動運転動作として行うものである。
Therefore, in this embodiment, a series of automatic operations is performed in which the currently gripped
このときのティーチングとプレイバックに必要な動作制御データは、走査機構制御装置50に持たせてあり、従って、走査制御データ生成部40が前の検査データから走査制御条件の一種であるプローブ特性の変更データを生成した場合、プローブの交換指令を走査制御データの一部として走査機構制御装置50に出力したとき、プレイバック運転が実行される。
The operation control data necessary for teaching and playback at this time is given to the scanning
また、このとき交換されるプローブの種別や性能については、予め走査機構制御装置50に入力してあり、それに対応して切り替えスイッチ10eが切換えられ、選択されたプローブによる信号が検査データ記録部30と走査制御データ生成部40に正しく入力されるように制御される。
Further, the type and performance of the probe to be replaced at this time are input to the scanning
このように、特性が異なるプローブを複数用意しておけば、走査機構20で把持しているプローブを交換するだけで、自動検査の途中、その都度、容易にブローブの特性を変更することができるようになる。
In this way, if a plurality of probes having different characteristics are prepared, the probe characteristics can be easily changed each time during the automatic inspection simply by exchanging the probes held by the
このとき、走査機構20は、もともと自動運転制御ができる機能を有しているので、それを利用するだけで、プローブの特性変更を簡単に実現させることができる。
At this time, since the
一方、プローブを走査する検査対象物1の周囲に十分なスペースがあり、走査機構20の先端にあるプローブ10の把持部が大きくなっても支障のない場合には、走査機構20の先端に予め複数個のプローブを設けておき、選択指令信号によりプローブの1個を選択し、それを所定の位置、つまりサーベイに必要な位置に移動させる機構を設け、これにより自動検査の途中でも任意に特性の異なるプローブに変更できるようにしてもよい。
On the other hand, if there is sufficient space around the
従って、以上の実施形態によれば、プローブ10の特性、すなわち指向性の角度αや焦点距離、ビームの広がり特性などを、検査の途中で、それまでの検査結果データの状況に応じて適切なものに変更することができ、この結果、欠陥の調査をより一層正確に且つ詳細に連続して自動的に行うことができる。
Therefore, according to the above embodiment, the characteristics of the
次に、図13も本発明の実施形態で使用される電子スキャン方式のプローブの一例で、これは複数個の探触子、ここでは超音波探触子を121個(=11個×11個)、2次元的に配列したものである。 Next, FIG. 13 is also an example of an electronic scan type probe used in the embodiment of the present invention. This is a plurality of probes, in this case 121 ultrasonic probes (= 11 × 11). ) Two-dimensionally arranged.
ここで、上記した図10では、探触子を一列に配置した1次元構成ものであるが、この図13の例では2次元に配列したものであり、しかもこのとき、更に各探触子を柔軟なシート状の部材に取り付け、シート状2次元アレイセンサとしている。 Here, in FIG. 10 described above, the probe is arranged in a one-dimensional configuration, but in the example of FIG. 13, it is arranged two-dimensionally, and at this time, each probe is further arranged. A sheet-like two-dimensional array sensor is attached to a flexible sheet-like member.
この結果、隣り合う探触子はシート状部材のつながれている部分で容易に曲がることができるようになり、配管などの曲面を有する検査対象物に適用したとき、その曲面に沿って曲がり、2次元の各探触子の全てを検査対象部位に正面から押し当てられた状態にすることができる。 As a result, adjacent probes can be easily bent at the portion where the sheet-like members are connected, and when applied to an inspection object having a curved surface such as a pipe, the adjacent probe is bent along the curved surface. All of the three-dimensional probes can be pressed against the inspection target part from the front.
従って、この図13に示したシート状2次元アレイセンサからなるプローブによれば、2次元配列されている探触子の中から任意の1次元アレイセンサの組み合わせを想定して電子スキャン制御を行うことができ、こうすることにより機械的な走査機構20を用いることなく、任意の方向の走査制御を電子スキャン制御だけで行わせることができるようになる。
Therefore, according to the probe comprising the sheet-like two-dimensional array sensor shown in FIG. 13, the electronic scan control is performed assuming any combination of the one-dimensional array sensors from the two-dimensionally arranged probes. In this manner, scanning control in an arbitrary direction can be performed only by electronic scanning control without using the
具体的に説明すると、図13において、いま、例えば角度αの指向特性を持たせ、Pi方向に走査させたい場合には、2次元に配列されている探触子の中から、図示のように、Pi方向に並んでいる探触子a8、b8、c7、c8、d7、e7、f6、f7、g6、h6、i5、j5、k5、l4、l5を選択し、これらにより1次元のアレイセンサを仮想的に形成させる。 Specifically, in FIG. 13, for example, when it is desired to have a directivity characteristic of an angle α and to scan in the Pi direction, as shown in FIG. Probes a8, b8, c7, c8, d7, e7, f6, f7, g6, h6, i5, j5, k5, l4, and l5 arranged in the Pi direction are selected, and these are used as a one-dimensional array sensor. Is virtually formed.
そして、これらを電子スキャン制御することにより、つまりPi方向に並んでいる各探触子の間隔距離を考慮した所定のタイミングで順次発信制御することにより、図10で説明した1次元のアレイセンサをPi方向に向けて走査制御したときと同じことが機械的な走査制御全く行わないで実現できることになる。 The one-dimensional array sensor described with reference to FIG. 10 is controlled by electronic scanning control, that is, by sequentially performing transmission control at a predetermined timing in consideration of the distance between the probes arranged in the Pi direction. The same thing as when the scanning control is performed in the Pi direction can be realized without performing any mechanical scanning control.
従って、この図13のプローブの場合、最初に所定の位置に所定の向きでシートを検査対象物1にかぶせる作業を行うだけで、後は全て電子スキャン制御により欠陥3の詳細な形状、大きさを詳細に検査できるようになる。
Therefore, in the case of the probe shown in FIG. 13, only the work of covering the
次に、図14と図15は、図11で説明した仮想球体10aによるプローブを探触子ユニット10Asmとし、これを複数個、図では二重丸で示してある折り曲げ自在な機構により相互に連結して2次元的に配置してプローブとした場合の一例である。 Next, FIGS. 14 and 15 show the probe unit 10Asm as the probe based on the virtual sphere 10a described in FIG. 11, and are connected to each other by a foldable mechanism indicated by a double circle in the figure. This is an example when the probe is two-dimensionally arranged.
このとき、図15に示すように、ここでも複数個の探触子ユニット10Asmの個数は121個(=11個×11個)、2次元的に配置してある。 At this time, as shown in FIG. 15, the number of the plurality of probe units 10Asm is 121 (= 11 × 11) and is two-dimensionally arranged here.
ここで、各ユニット10Asmは、図14に示すような回転自在な機構で連結してもよいし、図13の場合と同様、シート状の柔軟な部材で各々をつなぐようにしてもよい。 Here, the units 10Asm may be connected by a rotatable mechanism as shown in FIG. 14, or may be connected by a sheet-like flexible member as in the case of FIG.
また、このとき、検査対象物がボイラの鏡板など3次元の曲面を持っている場合は、それにうまくフィットさせることができるように、各探触子ユニット10Asmの間隔を離して更にルーズにしておくとか、予めフィットさせたい曲面形状に合わせて探触子ユニット10Asmの個数や配置を考慮して各々を接続しておくようにすれば、3次元の曲面に対しても全ての探触子が正対した状態でかぶせることができるようになる。 At this time, if the object to be inspected has a three-dimensional curved surface such as a boiler end plate, the distance between the probe units 10Asm is further increased so that the object can be fit well. If the probes are connected to each other in consideration of the number and arrangement of the probe units 10Asm according to the curved surface shape to be fitted in advance, all the probes are correctly connected to the three-dimensional curved surface. It will be possible to cover in the state against.
また、このように探触子ユニット10Asmを2次元に配置してプローブにした場合、図14に示すように、複数個の淡色ユニット10Asmから同時に超音波を発信することはないので、隣り合う探触子の間隔をできるだけ狭め、高密度で配置できるようにするのがよい。 Further, when the probe unit 10Asm is two-dimensionally arranged as a probe in this way, ultrasonic waves are not simultaneously transmitted from a plurality of light-colored units 10Asm as shown in FIG. It is recommended that the distance between the tentacles be as narrow as possible so that they can be arranged with high density.
ここで、この図14の例では、図11の例のように、検査対象物1とプローブの間をシューで埋めるのではなく、液体或いはジェル状の接触媒体9で埋めるようにしてあり、この結果、より安定に曲面にフィットして設定できる。
Here, in the example of FIG. 14, the space between the
このような2次元のアレイセンサをプローブ10として用い、検査対象物1にかぶせるようにしてやれば、機械的な走査機構が不要であることは勿論であるが、より多くの特性のプローブを電子スキャンできるようになるので、欠陥3をより正確に詳細に、しかも機械的な走査がないので、より早く確実に検査を行うことができる。
If such a two-dimensional array sensor is used as the
このとき、機械式走査機構と組み合わせたり、或いは検査員によるシートの再セットを行なったりして、シート全体を少しずらしてやれば、等価的に各探触子ユニット10Asmの中心点Oの間の間隔を狭めることができ、この結果、更に分解能が高められ、より一層木目細かに検査を行うことができる。 At this time, if it is combined with a mechanical scanning mechanism or the sheet is reset by an inspector and the whole sheet is slightly shifted, the distance between the center points O of the probe units 10Asm is equivalently equivalent. As a result, the resolution is further improved, and the inspection can be performed more finely.
次に、本発明の実施形態について、図16により更に詳細に説明する。ここで、この図16に示した実施形態は、図1で説明した実施形態において、更にシミュレーション結果が格納される記憶装置70と模擬欠陥データが格納される記憶装置80、それにシミュレータ85を設け、これにより走査制御データ生成部40に更にシミュレーション機能が付加されるようにしたものである。
Next, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. Here, the embodiment shown in FIG. 16 is provided with a
ここで、この実施形態の場合、第1の動作モードと第2の動作モードがある。そこで、まず、最初は第1の動作モードによる動作について説明する。 In this embodiment, there are a first operation mode and a second operation mode. First, the operation in the first operation mode will be described.
第1の動作モードの場合、予め欠陥のない検査対象物1を用意し、その種別データや形状データなどを用い、所定の特性のプローブ10により所定の位置から所定の条件、すなわち初期の走査制御データに基づく条件により走査し、計算機でプローブ10の応答信号を求めておく。
In the case of the first operation mode, an
いま、プローブ10が超音波探触子であるとすると、この場合、超音波の指向性特性や広がり特性により、検査対象の形状によって反射する場所、反射する場合の音圧レベルの減衰定数など実際の材料特性より適切な数値を模擬(シミュレーション)しておくことができる。
Now, assuming that the
つまり、プローブから発信して反射成分がプローブで戻ってくるまでの時間や、戻ったときの音圧レベルにより、それがプローブで電気信号に変換されたときの信号レベルまで計算で求めることができることになり、このため、例えば既に図5により説明したような応答波形を事前の計算機によるシミュレーションで求めておくことができる。 In other words, it is possible to calculate up to the signal level when it is converted into an electrical signal by the probe, depending on the time it takes for the reflected component to return from the probe and the sound pressure level when it returns. Therefore, for example, a response waveform as already described with reference to FIG. 5 can be obtained by a simulation by a prior computer.
そこで、以上のことを、予め初期の走査制御データの記憶装置42にある走査予定データの全ての場合において計算しておき、その結果をシミュレーション結果の記憶装置70に記録しておく。
Therefore, the above is calculated in advance in all cases of the scheduled scan data in the initial scanning control
そして、この記憶した結果を初期の走査制御データの記憶装置42による走査条件により、実際にプローブ10を走査した場合に、このプローブ10からの信号と同じ時間軸スケールで比較するようにする。
The stored results are compared on the same time axis scale as the signal from the
このときのシミュレーション結果のデータは、検査対象物1に欠陥がないものとして計算されたものであり、従って、シミュレーション結果のデータになく、実際のプローブ10からの信号に応答があった場合には、それは欠陥からの信号であるということが容易に判断できる。
The simulation result data at this time is calculated on the assumption that the
例えば検査対象物1が一様な板厚ではなく、途中に段差があるような場合などのとき、そこは実際には欠陥ではないが、超音波は反射するので、プローブだけの信号を見ていたのでは、それが欠陥によるものか、板厚変化部分によるものかを判別するのは容易なことではない。
For example, when the
しかして、上記したように、予め形状特性から得られる反射波をシミュレーションで求めておけば、それが欠陥ではない反射波であると判別するのは容易である。 Therefore, as described above, if the reflected wave obtained from the shape characteristics is obtained in advance by simulation, it is easy to determine that the reflected wave is not a defect.
このとき、システムの中に走査制御データ生成部40からの走査制御データ(含むプローブの種類、すなわちプローブの指向性などの特性データ)と、検査対象の形状データの記録装置45からの形状データ(表面形状に限ることはなく内部の切欠き形状や板厚形状や材料特性なども含めたデータ)を入力し、プローブ10の応答信号をシミュレーションするシミュレータ85を組み込んでおいてもよい。
At this time, scanning control data from the scanning control data generation unit 40 (characteristic data such as the type of probe, that is, probe directivity) in the system, and shape data from the
この場合は、リアルタイムでシミュレーションできるように、高速の計算処理が必要になるが、予め多くのシミュレーション結果を記録装置70に準備しておく必要がなくなるのと、走査制御データ生成部40が生成した走査軌跡の場合もシミュレーションと比較できるようになるので、より精度よく欠陥の有無を検出できるようになる。
In this case, high-speed calculation processing is necessary so that simulation can be performed in real time, but it is not necessary to prepare many simulation results in the
次に、第2の動作モードによる動作について説明すると、この場合には、更にシミュレータ85のシミュレーション結果を記録装置70に記録して、走査制御データ生成部40に入力するだけではなく、検査データ記録部30にもシミュレーション結果を入力するようにする。
Next, the operation in the second operation mode will be described. In this case, the simulation result of the
そして、検査データ記録部30では、プローブ10からの実際の検査結果データを、同じく走査機構20のその時の実際の姿勢情報や位置情報と対応付けして記録すると共に、シミュレーション結果とも比較して欠陥データに相当する部分の信号を抽出し、そのような応答信号となる欠陥データを推定して、その推定結果を模擬欠陥データとして記憶装置80に記録するようにする。
Then, the inspection
これにより、シミュレータ85は、欠陥を感度よく検出するときに用いるシミュレーション結果として、欠陥の無い場合のシミュレーションと、模擬欠陥データ80の模擬欠陥データを用いた場合のシミュレーションとを行う。
As a result, the
記憶装置80の模擬欠陥データを組み込んだシミュレーション結果は、実際のプローブ10からの信号が一致しているかどうかで、記憶装置80の中の模擬欠陥データが実際の欠陥と同じになったということを確認する手段に用いる。
The simulation result incorporating the simulated defect data in the
そして、同じでない場合、検査データ記録部30は、記憶装置80の中の模擬欠陥データの内容をシミュレーション結果と実際のプローブからの信号を比較してより実際のプローブからの信号と一致するように変更する。
If they are not the same, the inspection
それによって、実際のプローブ10からの信号と模擬欠陥データ80の内容を組み込んでシミュレーションした場合のシミュレータ85の出力結果が一致すれば模擬欠陥データは実際の欠陥を精度よく模擬するようになったということになる。
As a result, if the signal from the
このようにすることによって、実際の欠陥の形状、寸法をより精度よく推定可能な検査結果データを模擬欠陥データ80として得ることができる。このとき、表示モニタ60では、プローブ10からの実際の検査データやシミュレーション結果、或いは模擬欠陥データなどを必要に応じて表示し、確認できるようにする。
By doing so, inspection result data that can estimate the shape and size of the actual defect with higher accuracy can be obtained as the
ここで、表示モニタ60に模擬欠陥データを表示する場合、3D(三次元)のCG画像にで表示してやれば、任意の視野のもとで任意の方向に視点を変えながら欠陥が観測できるようになり、より見やすく監視することができる。 Here, when displaying the simulated defect data on the display monitor 60, if it is displayed as a 3D (three-dimensional) CG image, the defect can be observed while changing the viewpoint in an arbitrary direction under an arbitrary visual field. It can be monitored more easily.
また、この場合は、検査対象物1の形状データも3DのCG画像で表示してやれば、分かりやすい表示となる。
In this case, if the shape data of the
ここで、以上に説明した実施形態における走査制御データ生成部40による具体的な処理フローについて、図17Aと図17B、それに図17Cのフローチャートにより説明する。
Here, a specific processing flow by the scanning control
ここで、基本的な処理の流れとしては、スタートしたら、最初に処理40aで検査対象の形状データの読み込みを行う。このときの形状データには、検査対象物1の材質特性や板厚、内部の切欠き情報を含むものであってよい。
Here, as a basic processing flow, when starting, the shape data to be inspected is first read in processing 40a. The shape data at this time may include the material characteristics and thickness of the
次に、処理40bでは初期の走査制御データを読み込む。このときの走査制御データには、どのような特性のプローブを用い、どのような走査軌跡により、どのような順番で走査するかの情報が含まれている。 Next, in process 40b, initial scan control data is read. The scanning control data at this time includes information on what kind of probe is used, what kind of scanning locus, and in what order.
このとき、一般的な走査軌跡としては、ジグザグな経路或いは矩形の折り返し経路により検査対象物1の検査対象部位全体をサーベイしてゆき、その全経路に沿ってサーベイして欠陥が検出されない場合には、その範囲には所定の大きさ以上の欠陥は存在しないということが言えるような走査軌跡としておくのがよい。
At this time, as a general scanning trajectory, the entire inspection target part of the
次の処理40cでは走査機構20の現在の姿勢、位置情報、プローブの設定情報を読み込み、続く処理40dでは走査機構の姿勢、位置、プローブの設定を所定の条件に合わせるように制御指令を走査機構制御装置50に出力する。なお、これは初期の走査制御データに基づく所定の走査制御を行うため、スタート条件が合っていない場合には合わせる必要があるためである。
In the next process 40c, the current posture, position information, and probe setting information of the
次に処理40eで初期の走査制御データに基づく最初の所定の走査制御を行う走査機構の動作指令を走査機構制御装置50に出力し、実際に走査制御させ、次の処理40fでは実際に走査しているときのプローブ10からの検査データを読み込み、検査データに欠陥からの信号の有無を検出する処理を行う。
Next, in operation 40e, an operation command for the scanning mechanism that performs the first predetermined scanning control based on the initial scanning control data is output to the
ここで、検出する手法に前述の欠陥の無い場合のシミュレーション結果データと比較するようにして精度よく欠陥データを検出するようにしてよい。 Here, the defect data may be detected with high accuracy by comparing with the simulation result data in the case where there is no defect as described above.
次の処理40gで、欠陥信号を検出した場合と、そうでない場合とで以後の処理を分ける。そして、欠陥が検出されない場合、つまり「No」のときは処理40iを介して処理40eに戻る。
In the
これにより所定の走査制御データに基づいて次の走査制御を繰り返し、処理40iで全ての用意していた走査条件でのサーベイが終わったと判定されたら、その用意した走査条件で検出可能な欠陥は無かったということになり、本処理は終了する。 Thus, the next scanning control is repeated based on the predetermined scanning control data, and if it is determined in the process 40i that the survey under all the prepared scanning conditions has been completed, there is no defect that can be detected under the prepared scanning conditions. This process ends.
一方、処理40gで欠陥信号が検出された場合、つまり「Yes」のときは処理40hに進み、図5で説明したように、検査データの欠陥位置L(a)〜L(b)と欠陥信号MAXレベルS(a)max〜S(b)maxを検出する処理を行う。
On the other hand, when a defect signal is detected in the
このとき、欠陥位置L(a)〜L(b)の間を、図7で説明したように、等間隔ピッチに細かく分割するようにするのが望ましく、この場合は、より詳細なサーベイが得られるので、好ましい。 At this time, it is desirable to finely divide the defect positions L (a) to L (b) into equal pitches as described in FIG. 7, and in this case, a more detailed survey can be obtained. Therefore, it is preferable.
次の処理40jでは、欠陥が検出された走査制御データの軌跡データを基準にし、欠陥位置L(i)を中心にして、図8で説明したように走査方向を一方向に少し変更した軌跡データを、検査対象の形状データに基づいて生成し、制御指令を走査機構制御装置に出力する。 In the next process 40j, the trajectory data obtained by slightly changing the scanning direction in one direction as described with reference to FIG. 8 with the defect position L (i) as the center with reference to the trajectory data of the scanning control data in which the defect is detected. Is generated based on the shape data of the inspection object, and a control command is output to the scanning mechanism control device.
このとき、最初の欠陥位置L(i)は、位置L(a)、或いは位置L(b)の何れか一方の端部の位置にし、その次には等間隔で分割した隣の欠陥位置を位置L(i)とするように順番に処理するようにするのが分かりやすい。 At this time, the first defect position L (i) is set to the position of one end of either position L (a) or position L (b), and then the next defect position divided at equal intervals is used. It is easy to understand that the processing is sequentially performed so as to obtain the position L (i).
次の処理40kでは、処理40jで実行した実際の走査結果の検査データを読み込み、検査データに欠陥位置L(i)からの欠陥による信号の有無を検出する。そして、この後、判別処理40l(Lの小文字)で、欠陥信号があるか否かで処理を分ける。 In the next process 40k, the inspection data of the actual scanning result executed in the process 40j is read, and the presence or absence of a signal due to a defect from the defect position L (i) is detected in the inspection data. Thereafter, in the discrimination process 40l (lower case L), the process is divided depending on whether or not there is a defect signal.
まず、ここで欠陥信号有り場合、つまり「Yes」のときは処理40mに進み、検査データの欠陥位置L(i)での欠陥信号MAXレベルS(i)maxを検出して、最初に検出されたときの信号レベルと比較する。 First, when there is a defect signal, that is, when “Yes”, the process proceeds to 40 m, and the defect signal MAX level S (i) max at the defect position L (i) of the inspection data is detected and detected first. Compare with the signal level at the time.
そして、処理40nで、その信号レベルが増加したか否かを判定し、ここで、信号レベルが増加したと判定された場合、つまり「Yes」のときは、その方向に更に走査方向を変えて走査制御すればプローブ10の信号レベルがさらに大きくなる(より欠陥の面に対して法線方向になる)ということを意味する。
In the process 40n, it is determined whether or not the signal level has increased. If it is determined that the signal level has increased, that is, if "Yes", the scanning direction is further changed in that direction. If scanning control is performed, it means that the signal level of the
そこで、このときは処理40oに進み、走査軌跡データを欠陥位置L(i)を中心に走査方向を同じ方向に少し変更した軌跡データとして、検査対象の形状データをもとに生成して、制御指令を走査機構制御装置50に出力する。
Therefore, at this time, the process proceeds to process 40o, and the scanning trajectory data is generated based on the shape data of the inspection object as trajectory data in which the scanning direction is slightly changed in the same direction around the defect position L (i), and is controlled. The command is output to the scanning
以下同様に処理40kに戻り、欠陥位置L(i)の欠陥信号MAXレベルS(i)maxが増加しつづける間は同じ方向へ走査方向を変えていく。 Similarly, the process returns to the process 40k, and the scanning direction is changed in the same direction while the defect signal MAX level S (i) max at the defect position L (i) continues to increase.
こうして、増加傾向がなくなって、判別処理40nで「No」になった場合には、今度は処理40pの後、処理40qで逆の方向に走査方向を変化させた場合の欠陥位置L(i)の欠陥信号MAXレベルS(i)maxがどうなるかを、同じようにして増加傾向がなくなるまでサーベイし、処理40nで「No」になり、更に処理40pでも「No」になったら、逆方向含めて両方向のサーベイが終了したものとし、処理40rで、欠陥位置L(i)を中心に走査方向を各種変えて走査制御した検査データの中で最も大きな欠陥信号の得られた方向をその欠陥面の法線方向として検査データに記録する。 Thus, when there is no tendency to increase and “No” is determined in the determination process 40n, this time, after the process 40p, the defect position L (i) when the scanning direction is changed in the opposite direction in the process 40q. In the same way, the defect signal MAX level S (i) max is surveyed until there is no tendency to increase, and if it becomes “No” in the process 40n and further becomes “No” in the process 40p, the reverse direction is included. In the process 40r, the direction in which the largest defect signal is obtained in the inspection data scanned and changed in various scanning directions around the defect position L (i) is defined as the defect surface. The normal direction is recorded in the inspection data.
ここで、十分な欠陥信号MAXレベルS(i)maxがいろいろな方向から走査した結果で得られたということは、欠陥位置L(i)には欠陥が間違いなく存在するということで模擬欠陥データ80にもその法線方向特性の情報も含めて記録するようにしてもよい。 Here, the fact that a sufficient defect signal MAX level S (i) max is obtained as a result of scanning from various directions means that there is definitely a defect at the defect position L (i), which means that the simulated defect data The information about the normal direction characteristic may also be recorded in 80.
ここで、欠陥信号MAXレベルS(i)maxが十分なレベルで得られない場合、具体的にはS/Nがギリギリの有意差程度の場合には、角度をいろいろ変えてみても、その結果として欠陥位置L(i)には欠陥がない可能性がある。 Here, when the defect signal MAX level S (i) max cannot be obtained at a sufficient level, specifically, when the S / N is about a significant difference, the result is obtained even if the angle is changed variously. There is a possibility that the defect position L (i) has no defect.
そこで、この場合には、より確実にサーベイするため、プローブ10の指向性特性、例えば角度αを違う角度に変え、同じようなサーベイを行うようにする。例えば、この角度αでは、たまたま平行な欠陥でS/N比が悪かった可能性もあるので、2種類或いは3種類、例えば45°、70°、90°の角度αのプローブを用い、それでも検査結果があまり有意差の信号がでない場合に、本当に欠陥位置L(i)には欠陥はないと判断するようにしてもよい。
Therefore, in this case, in order to perform the survey more reliably, the directivity characteristic of the
また、この実施形態では、走査角度を左右に変化させる場合、そのとき変える角度は最初から小さな角度にし、サーベイの分解能を上げるようにした場合の処理の流れを示している。 Further, in this embodiment, when the scanning angle is changed to the left and right, the flow of processing when the angle to be changed at that time is set to a small angle from the beginning to increase the resolution of the survey is shown.
しかし、このとき、サーベイ効率を上げるため、最初は大きな角度で変化させ、増加傾向が緩やかになったら逆方向に小さな角度で変化させるようにして、さらに増加傾向がなくなった場合には再度逆方向にさらに変化させる角度を小さくするというように、徐々に変化させる角度を小さくしながら、欠陥信号MAXレベルS(i)maxの最大ピークを得られる方向がより効率よくサーべイできるようにしてもよい。 However, at this time, in order to increase the survey efficiency, it is changed at a large angle at first, and when the increasing tendency becomes gentle, it is changed at a small angle in the reverse direction. The direction in which the maximum peak of the defect signal MAX level S (i) max can be obtained can be more efficiently surveyed while the angle to be gradually changed is reduced, such as by further reducing the angle to be changed. Good.
以上のようにして、或る1点の欠陥位置L(i)についてのサーベイが終わったら、次に処理40tから処理40jへ戻って隣の欠陥位置L(i=i+1)の位置について同様の処理を繰り返し、判定処理40Sで、最初に等分割した欠陥位置L(a)〜L(b)の間の位置の全てに渡ってサーベイ済になった場合には処理40uに進む。 As described above, when the survey for one defect position L (i) is completed, the process returns from the process 40t to the process 40j, and the same process is performed for the adjacent defect position L (i = i + 1). In the determination process 40S, if the survey has been completed over all the positions between the defect positions L (a) to L (b) that were initially equally divided, the process proceeds to process 40u.
この処理40uでは欠陥位置の法線方向を調べるための走査制御を実施中、その中で新たに検出された欠陥位置が含まれる場合があるので、その欠陥位置について、最初の40hからの処理と同様にして、検出欠陥の法線方向を全ての欠陥位置と思われる全ての位置についてサーベイする。
In this
そして、処理40vで、この新たに検出された欠陥位置についても、全ての法線方向が調べ終わったと判断された場合には、判別処理40iへ戻って初期に計画された走査制御データの残りの処理に戻る。 If it is determined in the process 40v that all the normal directions of the newly detected defect position have been examined, the process returns to the determination process 40i and the remaining scanning control data initially planned. Return to processing.
こうして判別処理40vで新たに検出された欠陥位置の全てについてサーベイが終了したら、次の処理40wで、走査軌跡データをまだ走査制御していない軌跡データについて走査したり、或いはプローブの特性を変えたりして、他にも欠陥は存在しないかをサーベイする。
When the survey is completed for all the defect positions newly detected in the discrimination process 40v in this way, in the
なお、ここで、更に検出欠陥の周辺を詳しく走査制御して欠陥の状況をより詳しく調べる処理を入れたのは、もともとこの処理40uで調べた欠陥位置データは、最初に見つけた欠陥の法線方向をサーベイするときに、たまたま走査した新たな方向に欠陥が見付かった場合の処理に過ぎず、必ずしもここで欠陥の全体形状や大きさを知るのに十分なサーベイを行っているとは限らないためである。
Here, the process of further scanning the periphery of the detected defect to examine the defect state in more detail is the reason why the defect position data originally examined in this
そのため、処理40wでは、一度検出した欠陥の周辺近傍は他に欠陥の続いている個所がないかどうか、さらに積極的にサーベイする処理を行うようにし、これにより、最初に発見された欠陥につながる欠陥や近傍に存在する欠陥について、より確実に、また精度よく検出することが可能になる。
For this reason, in the
そして、このため、次の判別処理40xで欠陥の状況が十分に明確になったか否かを調べ、十分に明確になった場合に次の所定の走査制御パターンへ戻るようにした。このとき処理40xでは、記憶装置80から読出した模擬欠陥データを用いてシミュレータ85で実行したシミュレーション結果と、実際のプローブ10によるデータとが、いろいろな走査条件で十分一致しているということを確認して十分明確になったと判断するようにしてもよい。
For this reason, in the
ところで、以上の図17A〜図17Cのフローチャートによる処理の流れは本発明の基本的な処理であり、従って、図1と図3、図12、それに図16の機械的な走査機構を含む検査システムの走査制御データ生成部にも適用できるし、図13と図15で説明した2次元にセンサ(探触子)を配置した場合の実施形態でも、機械的な走査のかわりに電子スキャンになるだけであり、同様に同じ考え方で適用可能なものである。 By the way, the flow of processing according to the flowcharts of FIGS. 17A to 17C described above is the basic processing of the present invention. Therefore, the inspection system including the mechanical scanning mechanism of FIGS. 1, 3, 12, and 16. It can also be applied to the scanning control data generation unit of FIG. 13, and in the embodiment in which the sensor (probe) is arranged in two dimensions described with reference to FIGS. 13 and 15, only electronic scanning is performed instead of mechanical scanning. Similarly, it can be applied in the same way.
次に、本発明の更に別の実施形態について、図18により説明する。ここで、この図18の実施形態は、図12の実施形態にTVカメラ90と形状データ生成部900、それに照明装置95(1)、95(2)を付加したものに相当し、その他の構成は同じである。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the embodiment of FIG. 18 corresponds to the embodiment of FIG. 12 in which the TV camera 90, the shape
そして、まずTVカメラ90は、プローブ10の近傍に取付けられ、検査対象物1のプローブ10によるサーベイ点を中心として、その表面を撮像し、画像信号を形状データ生成部900に供給する働きをする。
First, the TV camera 90 is attached in the vicinity of the
次に、形状データ生成部900は、TVカメラ90から入力された画像信号を処理し、検査対象物1の表面形状を表すデータと、TVカメラ90と検査対象物1の相対位置姿勢関係を表すデータとを求める働きをする。
Next, the shape
このように、検査対象物1の表面形状と相対位置姿勢関係が求められれば、走査機構20の現場での初期の設定位置誤差なども正しく校正(補正)できるようになり、従って、この実施形態によれば、検査装置の走査機構に対する検査対象物の位置関係を意識して、精度よくセッティングする必要がなくなる。
As described above, if the surface shape of the
また、このように、検査対処物1の表面形状がTVカメラ90で撮像した画像情報から容易に得られるようにしてやれば、予め記憶装置45に検査対象の形状データを入力しておく必要もなくなる。
Further, if the surface shape of the
但し、この場合でも、検査対象物1の内部の切欠きや板厚データは計測が困難なので、必要最小限の検査対象の形状データについては予め入力しておき、セッティング時の位置ズレは計測結果から補正するようにしてやればよい。
However, even in this case, it is difficult to measure the notch and the plate thickness data inside the
このとき、TVカメラ90として、複眼のステレオ撮像が可能なカメラを持ちいるようにしてもよいし、TVカメラの代りにレーザ距離計などを用いて検査対象物1の表面形状を計測するようにしてもよい。
At this time, the TV camera 90 may have a camera capable of stereo imaging of a compound eye, or the surface shape of the
但し、TVカメラ90が単眼のカメラでも、走査機構20による移動量が参照できるので、複数箇所から撮影した映像を写真計測で3次元距離を計測するようにすれば、TVカメラの位置と合わせて計測値が求まり、その計測データで走査機構のセッティング位置を校正するようにしてもよい。
However, even if the TV camera 90 is a monocular camera, the amount of movement by the
ところで、検査対象物1の表面が無地で、目視的には特徴となる点が何もない場合にはTVカメラ90で撮影しても検査対象物1の表面形状を画像情報から計測できない。そこで、この実施形態では、2基の照明装置95(1)、95(2)を用い、検査対象物1となっている配管の表面全体に所定のパターンによる模様が照射されるようにし、この状態でTVカメラ90により検査対象物1の表面形状を撮影するようにしてある。
By the way, when the surface of the
このとき、マジックやペイントや粉体などにより検査対処物1の表面に直接模様を描いておくようにしてもよいのは勿論であるが、照明装置95(1)、95(2)により模様が得られるようにした方が、検査対象物1に直接加工を施す必要がないので、使い勝手がよくなる。
At this time, as a matter of course, a pattern may be drawn directly on the surface of the
ここで、このときの模様は、図示のように、多数の点が散在しているパターンになっているが、複数本の直線や、複数の直線が交わっているメッシュ状の模様など、任意のパターンによる模様でもよい。 Here, the pattern at this time is a pattern in which a large number of points are scattered as shown in the figure. However, any pattern such as a plurality of straight lines or a mesh-like pattern in which a plurality of straight lines intersect is used. A pattern may be used.
1:検査対象物
2:溶接部
3:欠陥
9:接触媒質
10:プローブ(超音波プローブの場合は探触子)
10Asm:探触子を球体面に沿って複数配置したユニット
10b:プローブ置き台
10c:プローブ着脱機構
10e:プローブ信号切換スイッチ
20:走査機構
23:プローブの方向回転モータ
25:ベース台車
26:軌道
30:検査データ記録部
35:検査データの記憶装置(検査データ記憶用)
40:走査制御データ生成部
40a〜40x:走査制御データ生成部の処理ステップ
42:記憶装置(初期の走査制御データ記憶用)
45:記憶装置(検査対象の形状データ記憶用)
50:走査機構制御装置
60:表示モニタ
60C:表示制御装置
70:記憶装置(シミュレーション結果記憶用)
80:記憶装置(模擬欠陥データ記憶用)
85:シミュレータ
90:TVカメラ
95(1)、95(2):照明装置
101:シュー
102:ジンバル機構
104:押付バネ
105:プローブからのケーブル
900:形状データ生成部
1: Inspection object 2: Welded part 3: Defect 9: Contact medium 10: Probe (probe in the case of an ultrasonic probe)
10 Asm: Unit 10b in which a plurality of probes are arranged along the spherical surface 10b: Probe mounting base 10c: Probe attaching / detaching mechanism 10e: Probe signal changeover switch 20: Scanning mechanism 23: Probe direction rotating motor 25: Base carriage 26: Orbit 30 : Inspection data recording unit 35: Inspection data storage device (for inspection data storage)
40: Scanning control data generation units 40a to 40x: Processing of the scanning control data generation unit 42: Storage device (for storing initial scanning control data)
45: Storage device (for storing shape data for inspection)
50: Scanning mechanism control device 60:
80: Storage device (for storing simulated defect data)
85: Simulator 90: TV camera 95 (1), 95 (2): Illuminating device 101: Shoe 102: Gimbal mechanism 104: Pressing spring 105: Cable from probe 900: Shape data generation unit
Claims (8)
前記検査用プローブで走査して得た検査データを、それ以前に走査して得た検査データと共に記憶する手段を設け、
前記検査用プローブにより検査対象物を自動走査する際、
過去の検査データを読み込んで、次に走査するときの検査条件が自動的に変更されることを特徴とする自動検査システム。 In an automatic inspection system that automatically scans an inspection object with an inspection probe combined with a scanning mechanism, includes a means for processing the signal from the probe to detect the presence or absence of a defect, and acquires inspection data by the means,
A means for storing the inspection data obtained by scanning with the inspection probe together with the inspection data obtained by scanning previously is provided,
When the inspection object is automatically scanned by the inspection probe,
An automatic inspection system, wherein past inspection data is read and inspection conditions for the next scanning are automatically changed.
前記検査用プローブが指向性を備え、前記走査機構と前記検査用プローブの少なくとも一方が、指向性方向を変える手段を備えていることを特徴とする自動検査システム。 The automatic inspection system according to claim 1,
The automatic inspection system, wherein the inspection probe has directivity, and at least one of the scanning mechanism and the inspection probe includes means for changing a directivity direction.
前記走査機構と前記検査用プローブ自体の少なくとも一方に当該検査用プローブの特性を変更する手段が設けられていることを特徴とした自動検査システム。 In the automatic inspection system according to claim 1 or 2,
An automatic inspection system, wherein at least one of the scanning mechanism and the inspection probe itself is provided with means for changing characteristics of the inspection probe.
前記検査用プローブが、検出素子を2次元配列したアレイ形のプローブで構成されていることを特徴とする自動検査システム。 The automatic inspection system according to claim 1,
An automatic inspection system, wherein the inspection probe is composed of an array type probe in which detection elements are two-dimensionally arranged.
前記欠陥の有無を検出する手段は、
検査対象物を走査した時のデータを、予め同じ条件で健全な検査対象物を実際に走査した時のデータとシミュレーション結果によるデータの少なくとも一方と比較し、その一致度合により欠陥の有無を検出することを特徴とする自動検査システム。 The automatic inspection system according to claim 1,
Means for detecting the presence or absence of the defect,
The data when the inspection object is scanned is compared with at least one of the data obtained by actually scanning the healthy inspection object under the same conditions and the data based on the simulation result, and the presence or absence of a defect is detected based on the degree of coincidence. An automatic inspection system characterized by that.
同じ条件で健全な検査対象物を走査した時のシミュレーションを行うモデルの中に、事前に取得した検査データから推定した欠陥モデルを組み込み、
前記シミュレーションを行って得たデータと、検査対象物を走査した時のデータとを比較し、その一致度合により当該欠陥の状況が十分に明確になったか否かを判別する手段が設けられていることを特徴とする自動検査システム。 The automatic inspection system according to claim 5,
Incorporate a defect model estimated from inspection data acquired in advance into a model that simulates when a healthy inspection object is scanned under the same conditions,
A means is provided for comparing data obtained by performing the simulation with data obtained when the inspection object is scanned, and determining whether or not the state of the defect has been sufficiently clarified by the degree of coincidence. An automatic inspection system characterized by that.
前記検査対象物の形状を計測して形状データを生成する形状計測手段と、
前記形状データに基づいて、前記自動走査のための走査制御データを自動的に生成する手段とが設けられていることを特徴とする自動検査システム。 In an automatic inspection system that automatically scans an inspection object with an inspection probe combined with a scanning mechanism, includes a means for processing the signal from the probe to detect the presence or absence of a defect, and acquires inspection data by the means,
Shape measuring means for measuring the shape of the inspection object and generating shape data;
An automatic inspection system comprising: means for automatically generating scan control data for the automatic scan based on the shape data.
前記検査対象物の表面に目印を付加する手段が設けられていることを特徴とする自動検査システム。 The automatic inspection system according to claim 7,
An automatic inspection system comprising means for adding a mark to the surface of the inspection object.
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